Квантові обчислення: майбутнє обчислень вільного програмного забезпечення

Нещодавно в попередній і останній статті автора DesdeLinux називається «Microsoft випускає свій компілятор Q # та квантові симулятори»Ми трохи поговорили про«Квантові обчислення«. Але Що таке квантові обчислення? Які переваги та досягнення вони приносять? Яке обладнання та програмне забезпечення ви використовуєте? і найголовніше для нас: Чи є досягнення чи внески вільного програмного забезпечення у галузі квантових обчислень?

У цій публікації ми коротко розглянемо всі ці питання, щоб як і з іншими новими технологіями, такими як суперкомп'ютери, штучний інтелект, великі дані, блокчейн, технологія 5G, серед інших, ми можемо піти знаючи, поглиблюючи та привласнюючи знання про них.

Квантові обчислення саме для великих приватних корпорацій та світових держав одна з головних технологій, яка змінить "правила гри" світу, яким ми його знаємо. Тобто, стане одним із наступних великих нововведень у галузі обчислювальної техніки протягом цього століття, незважаючи на непомірні витрати та відсутність їх доступності.

На сьогодні дослідники, наукові установи, приватні організації та уряди працюють та інвестують значні обсяги технологічних та фінансових ресурсів ефективно та результативно використовувати квантову фізику на нових комп’ютерах для здійснення обчислень набагато швидше, ніж у традиційних обчислювальних комп’ютерах.

Квантові обчислення

Що таке квантові обчислення?

Квантові обчислення - це ті, які використовують переваги очікуваних квантових характеристик частинок, особливо перекриття та переплутування, для запуску процесів та виконання обчислень із неймовірною швидкістю порівняно з традиційними системами. Це все ще розвивається технологія, розквіт якої йде повним розквітом.

Окрім застосування законів квантової механіки для обробки інформації для досягнення більш високих швидкостей, ми також ви отримуєте можливість вирішувати складні проблеми, яких традиційні обчислення не досягають. І нарешті, комп’ютери, які використовують цю технологію, зберігають набагато більше інформації, ніж класичні, тобто мають потенціал для роботи (обробки) великих обсягів розрахунків, запускаючи його паралельно та за секунди.

Як працюють квантові комп'ютери?

Поточний та класичний комп’ютери використовують послідовність двійкових бітів. Кожен використовуваний біт завжди знаходиться в одному з двох остаточних відомих станів, нулю (0) або одному (1). Вони діють як вимикачі вмикання та вимикання для управління функціями комп’ютера.

На відміну від цього, квантовий комп'ютер використовує квантові біти або кубіти. Що, кожен з них може одночасно представляти як нуль (0), так і одиницю (1). Це дозволяє їм підтримувати одиниці даних, які одночасно можуть існувати у більше ніж одному стані. Ця характеристика є існуючим обмеженням в сучасних комп'ютерах епохи традиційних обчислень, що використовує двійкову систему.

Що таке квантове обладнання?

Квантові комп'ютери не можуть повторно використовувати майже будь-яку HW, що використовується в даний час у класичних комп'ютерах. Оскільки вони в основному фокусуються на потоці електронів через надпровідні дроти, які охолоджуються до екстремальних температур. Тому для їх охолодження потрібна комбінація надхолодних газів, як гелій-3, який є ізотопом гелію, який надзвичайно важко отримати.

На сьогоднішній день квантові комп’ютери створені за цим принципом кріогенності або суперохолодження, але продовжується прогрес у більш досконалих та футуристичних альтернативах, таких як системи, засновані на електромагнітних полях та лазерному контролі, які можуть вирішити відсутність компонентів, які страждає ця дисципліна.

Також країнам подобається США через такі компанії, як IBM, Google та Microsoft, добре просунувся у розробці власних квантових комп’ютерів. І Китай через такі компанії, як Alibaba та Baidu, це не відстає. Росія та Європа все ще перебувають у планах НДДКР.

Яке квантове програмне забезпечення існує сьогодні?

На комерційному рівні "Quantum Dev Kit" (Квантовий розробницький комплект) від корпорації Майкрософт, яка є власним та закритим програмним забезпеченням. До якого також можна отримати доступ через ваш Мережа Microsoft Quantum, що є не що інше, як мережа, сформована коаліцією партнерів з країн-членів для досягнення обміну знаннями та співпраці з найбільшими новаторами в квантових обчисленнях.

Інше квантове програмне забезпечення приватних компаній, але випущене як Безкоштовне програмне забезпечення, є QUISKIT (Квантовий інформаційний набір). QUISKIT - це проект ліцензованого вільного програмного забезпечення Apache, створений IBM. QISKIT дозволяє програмно взаємодіяти з квантовим процесором та симуляторами IBM за допомогою коду Python, який взаємодіє з квантовою системою за допомогою проміжної мови представлення, що називається OPENQASM.

Це квантове вільне програмне забезпечення під назвою QUISKIT народилося в 2017 році, коли IBM перетворила свій проект, запущений в 2016 році, називається "Квантовий досвід”, Завдяки якому він зробив 5-кубітовий квантовий процесор доступним кожному через власну хмару.

На даний момент QUISKIT в даний час складається з:

• API: Обгортка Python на API HTTP Quantum Experience, що дозволяє підключати та виконувати код ВІДКРИТИЙ КАЗМ.
• SDK: Комплект розробки для генерації схем, що дозволяє використовувати API QISKIT для доступу до апаратного забезпечення Quantum Experience та симуляторів.
• Мова: Набір специфікацій, прикладів, документації та інструментів для проміжного представлення OPENQASM.

Ймовірно, є набагато більше менш відомих, але наразі QUISKIT встановлює стандарт на рівні квантового вільного програмного забезпечення. І що це має API в Python це дозволить програмістам у всьому світі, особливо тим, хто працює у галузі вільного програмного забезпечення, почати експериментувати та працювати з квантовим процесором, доступним у їхній хмарі.

Висновок

Квантові обчислення сьогодні - це відмінна можливість досліджень та розробок як для людей (математиків, фізиків, інформатиків та експертів), так і для державних та приватних організацій у галузі інформатики. Хоча вона зараз перебуває у зародковому стані, ця нова галузь знань і технологій побачить свій потенціал у найближчі роки. хоча для того, щоб побачити його на наших настільних комп'ютерах, знадобиться ще багато років після його комерційного розвитку.

Але точно в галузі розробки квантового програмного забезпечення як приватні, так і безкоштовні, безумовно, прогресуватимуть набагато швидше, і безумовно, вільне програмне забезпечення скористається перевагами в цій новій галузі.