Obliczenia kwantowe: przyszłość przetwarzania wolnego oprogramowania

Niedawno w poprzednim i niedawnym artykule DesdeLinux zatytułowanym «Firma Microsoft wydaje kompilator Q # i symulatory kwantowe»Porozmawialiśmy trochę o«Obliczenia kwantowe«. Ale Co to jest obliczenia kwantowe? Jakie korzyści i postępy przynosi? Jakiego rodzaju sprzętu i oprogramowania używasz? i najważniejsze dla nas: Czy istnieją postępy lub wkład wolnego oprogramowania w dziedzinie obliczeń kwantowych?

W tej publikacji pokrótce odpowiemy na wszystkie te pytania Podobnie jak w przypadku innych nowych technologii, takich jak superkomputery, sztuczna inteligencja, big data, blockchain, technologia 5G m.in. możemy poznawać, pogłębiać i przyswajać wiedzę o nich.

Obliczenia kwantowe jest to dla dużych prywatnych korporacji i światowych mocarstw jedna z głównych technologii, która zmieni „reguły gry” świata, jaki znamy. To jest do powiedzenia, będzie to jedna z kolejnych wielkich innowacji w dziedzinie informatyki w tym stuleciupomimo wygórowanych kosztów i braku dostępności.

Na razie naukowcy, instytucje akademickie, organizacje prywatne i rządy pracują i inwestują znaczne ilości zasobów technologicznych i finansowych efektywnie i efektywnie wykorzystywać fizykę kwantową na nowych komputerach do wykonywania obliczeń znacznie szybciej niż na tradycyjnych komputerach.

Obliczenia kwantowe

Co to jest informatyka kwantowa?

Obliczenia kwantowe to takie, które wykorzystują oczekiwane właściwości kwantowe cząstekzwłaszcza nakładanie się i splątanie, do uruchamiania procesów i wykonywania obliczeń z niesamowitą prędkością w porównaniu z tradycyjnymi systemami. To wciąż rozwijająca się technologia, której rozkwit jest w pełnym rozkwicie.

Oprócz stosowania praw mechaniki kwantowej do przetwarzania informacji w celu osiągnięcia wyższych prędkości, my również zyskujesz umiejętność rozwiązywania trudnych problemów, do których nie docierają tradycyjne komputery. I wreszcie komputery korzystające z tej technologii przechowują znacznie więcej informacji niż komputery klasyczne, czyli mają potencjał do pracy (przetwarzania) dużej ilości obliczeń, uruchamiając go równolegle iw ciągu kilku sekund.

Jak działają komputery kwantowe?

Obecne i klasyczne komputery używają sekwencji bitów binarnych. Każdy użyty bit jest zawsze w jednym z dwóch definitywnych znanych stanów, zero (0) lub jeden (1). Działają one jako włączniki i wyłączniki sterujące funkcjami komputera.

W przeciwieństwie do tego komputer kwantowy używa bitów kwantowych lub kubitów. Który każdy z nich może reprezentować jednocześnie zero (0) i jedynkę (1). Dzięki temu mogą one obsługiwać jednostki danych, które w tym samym czasie mogą istnieć w więcej niż jednym stanie. Ta cecha jest istniejącym ograniczeniem we współczesnych komputerach z tradycyjnej ery komputerowej, które wykorzystują system binarny.

Jaki jest sprzęt kwantowy?

Komputery kwantowe nie mogą ponownie wykorzystać prawie żadnego sprzętu używanego obecnie w klasycznych komputerach. Ponieważ skupiają się one głównie na przepływie elektronów przez druty nadprzewodzące, które są chłodzone do ekstremalnych temperatur. Dlatego ich chłodzenie wymaga kombinacji gazów super zimnychpodobnie jak hel-3, który jest izotopem helu, który jest niezwykle trudny do uzyskania.

Komputery kwantowe są na razie budowane zgodnie z zasadą kriogeniki lub superchłodzenia, ale postęp w bardziej zaawansowanych i futurystycznych alternatywach, takich jak systemy oparte na polach elektromagnetycznych i sterowaniu laserem, może rozwiązać problem braku komponentów, na które cierpi dyscyplina.

Również kraje takie jak USA, za pośrednictwem firm takich jak IBM, Google i Microsoft, jest dość zaawansowany w opracowywaniu własnych komputerów kwantowych. I Chiny za pośrednictwem firm takich jak Alibaba i Baidu, to nie jest daleko w tyle. Rosja i Europa są nadal w planach badawczo-rozwojowych.

Jakie oprogramowanie kwantowe jest obecnie dostępne?

Na poziomie komercyjnym «Quantum Dev Kit» (Quantum Development Kit) firmy Microsoft, która jest zastrzeżonym i zamkniętym oprogramowaniem. Dostęp do którego można również uzyskać za pośrednictwem domeny Sieć Microsoft Quantum, która jest niczym innym jak siecią utworzoną przez koalicję partnerów MS w celu wymiany wiedzy i współpracy z największymi innowatorami w dziedzinie obliczeń kwantowych.

Inne oprogramowanie kwantowe od prywatnych firm, ale wydane jako wolne oprogramowanie, jest QUISKIT (zestaw Quantum Information Science). QUISKIT to projekt wolnego oprogramowania na licencji Apache, stworzony przez IBM. QISKIT umożliwia programową interakcję z procesorem kwantowym i symulatorami IBM przy użyciu kodu Python, który współdziała z systemem kwantowym za pośrednictwem pośredniego języka reprezentacji zwanego OPENQASM.

To kwantowe wolne oprogramowanie o nazwie QUISKIT powstało w 2017 roku, kiedy IBM przekształcił swój projekt uruchomiony w 2016 r., nazwał „Doświadczenie kwantowe”, Za pomocą którego udostępnił 5-kubitowy procesor kwantowy wszystkim za pośrednictwem własnej chmury.

Obecnie QUISKIT składa się z:

• OGIEŃ: Opakowanie Pythona w interfejsie HTTP API programu Quantum Experience, które umożliwia połączenie i wykonanie kodu OPENQASM.
• SDK: Zestaw deweloperski do generowania obwodów, który umożliwia użycie QISKIT API w celu uzyskania dostępu do sprzętu Quantum Experience i symulatorów.
• Język: Zestaw specyfikacji, przykładów, dokumentacji i narzędzi do pośredniej reprezentacji OPENQASM.

Prawdopodobnie jest znacznie więcej mniej znanych, ale obecnie QUISKIT wyznacza standardy na kwantowym poziomie Wolnego Oprogramowania. I że ma API w Pythonie Pozwoli to programistom na całym świecie, zwłaszcza w dziedzinie wolnego oprogramowania, rozpocząć eksperymentowanie i pracę z procesorem kwantowym dostępnym w ich chmurze.

Wnioski

Obliczenia kwantowe są dziś doskonałą okazją do badań i rozwoju (B + R) zarówno dla ludzi (matematyków, fizyków, informatyków i ekspertów), jak i dla organizacji publicznych i prywatnych z obszaru informatyki. Chociaż jest to obecnie w powijakach, ta nowa gałąź wiedzy i technologii będzie miała swój potencjał w nadchodzących latach. chociaż zobaczenie go na naszych komputerach stacjonarnych zajmie wiele lat po jego komercyjnym opracowaniu.

Ale na pewno w obszarze Quantum Software Development zarówno prywatne, jak i bezpłatne z pewnością będą postępować znacznie szybciej, a z pewnością Wolne Oprogramowanie skorzysta na tej bardzo nowej dziedzinie.