Квантовые вычисления: будущее свободного программного обеспечения

Недавно в предыдущей и недавней статье DesdeLinux называется "Microsoft выпускает компилятор Q # и квантовые симуляторы»Мы немного поговорили о«Квантовые вычисления«. Но Что такое квантовые вычисления? Какие преимущества и преимущества они приносят? Какое оборудование и программное обеспечение вы используете? и самое главное для нас: Есть ли достижения или вклад свободного программного обеспечения в области квантовых вычислений?

В этой публикации мы кратко рассмотрим все эти вопросы, чтобы Как и в случае с другими новыми технологиями, такими как суперкомпьютеры, искусственный интеллект, большие данные, блокчейн, технология 5G и другие, мы можем познавать, углублять и усваивать знания о них.

Квантовые вычисления для крупных частных корпораций и мировых держав это одна из основных технологий, которая изменит «правила игры» в мире, который мы знаем. То есть, будет одним из следующих великих инноваций в области вычислений в этом столетии., несмотря на непомерную стоимость и недоступность к ней.

На данный момент исследователи, академические учреждения, частные организации и правительства работают и инвестируют значительные объемы технологических и финансовых ресурсов. эффективно и рационально использовать квантовую физику на новых компьютерах для выполнения вычислений намного быстрее, чем на традиционных вычислительных компьютерах.

Квантовые вычисления

Что такое квантовые вычисления?

Квантовые вычисления - это методы, использующие ожидаемые квантовые характеристики частиц.особенно перекрытия и запутывания, чтобы запускать процессы и выполнять вычисления с невероятной скоростью по сравнению с традиционными системами. Это все еще развивающаяся технология, и ее расцвет идет полным ходом.

Наряду с применением законов квантовой механики для обработки информации для достижения более высоких скоростей, мы также вы получаете возможность решать сложные задачи, недоступные традиционным вычислениям. И наконец, компьютеры, использующие эту технологию, хранят гораздо больше информации, чем классические, то есть иметь потенциал для работы (обработки) больших объемов вычислений, запустив его параллельно и за секунды.

Как работают квантовые компьютеры?

Современные и классические компьютеры используют последовательность двоичных битов. Каждый используемый бит всегда находится в одном из двух окончательно известных состояний - нуле (0) или единице (1). Они действуют как переключатели для управления функциями компьютера.

В противоположность этому, квантовый компьютер использует квантовые биты или кубиты. Каждый из них может одновременно представлять как ноль (0), так и единицу (1). Это позволяет им поддерживать блоки данных, которые одновременно могут существовать более чем в одном состоянии. Эта характеристика является существующим ограничением для современных компьютеров эпохи традиционных вычислений, использующих двоичные системы.

Что такое квантовое оборудование?

Квантовые компьютеры не могут повторно использовать практически любое аппаратное обеспечение, используемое в настоящее время в классических компьютерах. Поскольку они в основном сосредоточены на потоке электронов через сверхпроводящие провода, охлаждаемые до экстремальных температур. Поэтому для их охлаждения требуется комбинация сверххолодных газов., как гелий-3, который является изотопом гелия, который чрезвычайно трудно получить.

Квантовые компьютеры пока строятся по принципу криогеники или сверхохлаждения., но прогресс продолжается в более продвинутых и футуристических альтернативах, таких как системы, основанные на электромагнитных полях и лазерном управлении, которые могут решить проблему нехватки компонентов, от которой страдает дисциплина.

Также такие страны, как США, через такие компании, как IBM, Google и Microsoft., довольно продвинулась в разработке собственных квантовых компьютеров. И Китай через такие компании, как Alibaba и Baidu, он не отстает. Россия и Европа все еще находятся в планах НИОКР.

Какое квантовое программное обеспечение существует сегодня?

На коммерческом уровне «Quantum Dev Kit» (Quantum Development Kit) от Microsoft, которое является проприетарным и закрытым программным обеспечением. К которому также можно получить доступ через ваш Квантовая сеть Microsoft, который представляет собой не что иное, как сеть, сформированную коалицией партнеров MS для обмена знаниями и сотрудничества с величайшими новаторами в области квантовых вычислений.

Другое квантовое программное обеспечение от частных компаний, но выпущенное как свободное программное обеспечение, является QUISKIT (Набор для квантовой информатики). QUISKIT - это проект лицензионного бесплатного программного обеспечения Apache, созданный IBM. QISKIT позволяет программно взаимодействовать с квантовым процессором и симуляторами IBM с использованием кода Python, который взаимодействует с квантовой системой через язык промежуточных представлений, называемый OPENQASM.

Это бесплатное квантовое программное обеспечение под названием QUISKIT было создано в 2017 году., когда IBM преобразовала свой проект, запущенный в 2016 году, под названием «Квантовый опыт», Благодаря которой 5-кубитный квантовый процессор стал доступен каждому через собственное облако.

На данный момент QUISKIT состоит из:

• API: Оболочка Python на HTTP API Quantum Experience, которая позволяет подключать и выполнять код ОТКРЫТОСТЬ.
• SDK: Комплект разработчика для создания схем, позволяющий использовать QISKIT API для доступа к аппаратному обеспечению Quantum Experience и симуляторам.
• язык: Набор спецификаций, примеров, документации и инструментов для промежуточного представления OPENQASM.

Вероятно, есть еще много менее известных, но в настоящее время QUISKIT устанавливает стандарты на уровне квантового свободного программного обеспечения. И что у него есть API в Python Это позволит программистам всего мира, особенно тем, кто работает в области бесплатного программного обеспечения, начать экспериментировать и работать с квантовыми процессорами, доступными в их облаке.

Заключение

Квантовые вычисления сегодня - отличная возможность для исследований и разработок (НИОКР). как для людей (математиков, физиков, компьютерных ученых и экспертов), так и для государственных и частных организаций в области компьютерных наук. Хотя это в настоящее время находится в зачаточном состоянии, эта новая отрасль знаний и технологий увидит свой потенциал в ближайшие годы. хотя, чтобы увидеть его на наших настольных компьютерах, потребуется еще много лет после его коммерческого развития.

Но конечно в области квантовой разработки программного обеспечения и частные, и бесплатные, несомненно, будут продвигаться намного быстрее, и несомненно, свободные программы извлекут выгоду из этой совершенно новой области.