ኳንተም ኮምፒውተር ከባህላዊ ኮምፒውተሮች አቅም በላይ የሆኑ ችግሮችን ለመፍታት ኳንተም ፊዚክስን የሚጠቀም አዲስ ቴክኖሎጂ ነው።
ብዙ ኩባንያዎች በአሁኑ ጊዜ በአስር ሺዎች ለሚቆጠሩ ገንቢዎች ትክክለኛ የኳንተም ሃርድዌር ለማቅረብ እየሞከሩ ነው፣ ይህ መሳሪያ ሳይንቲስቶች ከሶስት አስርት አመታት በፊት ያሰቡት መሳሪያ ነው።
በውጤቱም፣ የእኛ መሐንዲሶች ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጨመሩ የሚሄዱ እጅግ በጣም ኃይለኛ የሆኑ የኳንተም ኮምፒውተሮችን በማሰማራት ዓለምን ለመለወጥ አስፈላጊ ወደሆነው የኳንተም ስሌት ፍጥነት እና አቅም ያቀርቡናል።
በዚህ ጽሑፍ ውስጥ, በጥልቀት እንመለከታለን ኳንተም ማስላት እና ከእሱ ጋር አብረው የሚሄዱ መሳሪያዎች እና ማዕቀፎች፣ እንዲሁም በ2022 የት እንደሚገኙ።
Quantum Computing ምንድን ነው?
እነዚህ ሱፐር ኮምፒውተሮች የኳንተም ፊዚክስ ሁለት ገፅታዎች በሆኑት በሱፐርላይዜሽን እና በመጠላለፍ መርሆዎች ላይ የተገነቡ ናቸው። ኳንተም ኮምፒውተሮች አሁን በጣም አነስተኛ ኃይል በሚጠቀሙበት ጊዜ ከባህላዊ ኮምፒውተሮች በበለጠ ፍጥነት ሥራዎችን መሥራት ይችላሉ።
እ.ኤ.አ. በ 1980 ዎቹ ውስጥ የኳንተም ስሌት አካባቢ ተነሳ። ከዚያም ኳንተም አልጎሪዝም የተወሰኑ የኮምፒዩተር ስራዎችን ለመፍታት ከተለመዱት አቻዎቻቸው የበለጠ ቀልጣፋ እንደነበሩ ተገለጸ።
ኳንተም ማስላት የኮምፒዩተር ሳይንስ ትምህርት በኳንተም ቲዎሪ ፅንሰ-ሀሳቦች ላይ የተመሰረተ የኮምፒውተር ቴክኖሎጂ እድገት ላይ ያተኮረ ነው። እንደ 0 እና 1 ያሉ የሱባቶሚክ ቅንጣቶችን በተለያዩ ግዛቶች በአንድ ጊዜ የመኖር ልዩ ችሎታን ይጠቀማል። እነሱ ከተራ ኮምፒውተሮች የበለጠ መረጃን የማካሄድ ችሎታ አላቸው።
የንጥሉ ኳንተም ሁኔታ በኳንተም ኮምፒውቲንግ ኦፕሬሽኖች ውስጥ ኩቢት ለመፍጠር ይጠቅማል። Qubits የኳንተም ማስላት መሰረታዊ የመረጃ አሃዶች ናቸው። በኳንተም ኮምፒዩቲንግ፣ ቢትስ በተራ ኮምፒዩቲንግ የሚሰራውን ተመሳሳይ ስራ ያገለግላሉ፣ ግን ባህሪያቸው በጣም የተለየ ነው።
ባህላዊ ቢት ሁለትዮሽ ናቸው እና የ 0 ወይም 1 ቦታን ብቻ ማቆየት ይችላሉ፣ ነገር ግን qubits የሁሉንም ግዛቶች ልዕለ ቦታን ሊያካትት ይችላል።
ለኳንተም ኮምፒውቲንግ ምርጥ መዋቅሮች
1. ሰርከክ
Cirq የተገነባው በGoogle Quantum AI ቡድን ነው። በኳንተም ኮምፒውተሮች እና ሲሙሌተሮች ላይ የሚሞከሩትን የኳንተም ወረዳዎችን ለመንደፍ እና ለማሻሻል ይጠቅማል። በእውነተኛ ህይወት ውስጥ ከሚታዩት ጋር ተመሳሳይ የሆኑ የእድገት ማስመሰያዎች ስለሚያቀርብ Cirq ድንቅ ነው።
ይህ የሚያመለክተው ቤተ መፃህፍቱ በNISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) ዙሪያ ያሉትን የሃርድዌር ዝርዝሮች በመጠቀም አልጎሪዝም ወይም ወረዳው ካለቀ በኋላ በእውነተኛ ኳንተም ኮምፒውተር ላይ እንደሚሰራ እርግጠኛ እንድንሆን ነው።
በውጤቱም, ተስተካክለው እና ሊሰሩ የሚችሉ የኳንተም ሰርኮችን ለመፍጠር የመጠቀም እድል አለው. እርስ በርስ የሚደጋገፉ ባህሪያትም አሉት. ለምሳሌ ኳንተም ሰርክ እና ሲሙሌሽን ወደ ሀገር ውስጥ የሚያስገባ ሶፍትዌር።
ክፍት ምንጭ የሆኑ ኳንተም ኮምፒተሮችን የማዘጋጀት ማዕቀፍ። ሰርክ ሀ ዘንዶ በኳንተም ኮምፒውተሮች እና ሲሙሌተሮች ላይ ከመተግበሩ በፊት የኳንተም ወረዳዎችን ለመፍጠር፣ ለመቆጣጠር እና ለማመቻቸት የሚያስችል የሶፍትዌር ፓኬጅ።
ሰርክ ዛሬ ጫጫታ ካላቸው መካከለኛ-ሚዛን ኳንተም ኮምፒውተሮች ጋር ለመስራት ቀልጣፋ ረቂቅ ነው፣ ይህም የሃርድዌር መስፈርቶች እጅግ በጣም ጥሩ ውጤቶችን ለማግኘት ወሳኝ ናቸው።
ዋና መለያ ጸባያት
- በ qubits ላይ ከሚሰሩ በሮች፣ የኳንተም ወረዳዎችን እንዴት እንደሚነድፍ መማር ይችላሉ። አንድ አፍታ ምን እንደሆነ እና የተለያዩ የማስገቢያ ዘዴዎች የእርስዎን ተስማሚ ወረዳ ለመገንባት እንዴት እንደሚረዱዎት ይወቁ። አዲስ እና የተሻሻሉ ወረዳዎችን ለመፍጠር እንዴት ወረዳዎችን መቁረጥ እና መቆራረጥ እንደሚችሉ ይወቁ።
- የቴክኖሎጂ ገደቦች አንድ ወረዳ በዘመናዊ ሃርድዌር ላይ መተግበር ወይም አለመተግበር ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራል። የጉግል ኳንተም ኮምፒውቲንግ አገልግሎትን እንዴት ፕሮግራም ማድረግ እንደሚቻል እና እነዚህን ውስንነቶች ለመፍታት መሳሪያዎችን እንዴት መፍጠር እንደሚችሉ ይወቁ።
- ሁለቱም የሞገድ ተግባራት እና ጥግግት ማትሪክስ በሰርq ውስጥ አብሮ የተሰሩ አስመሳይዎች አሏቸው። የሞንቴ ካርሎ ወይም ሙሉ እፍጋታ ማትሪክስ ማስመሰያዎች ጫጫታ ያላቸውን የኳንተም ቻናሎች ለመቋቋም ጥቅም ላይ ሊውሉ ይችላሉ።
- በGoogle ኳንተም ፕሮሰሰር ላይ ሙከራዎችን ለማከናወን ሲርክ ከኳንተም ኮምፒውቲንግ አገልግሎት ጋር ይተባበራል።
2. ProjectQ
ETH ዙሪክ ፕሮጄክትQን ፈጠረ፣ ክፍት ምንጭ ኳንተም ማስላት ሶፍትዌር አርክቴክቸር። ጠንካራ እና ቀጥተኛ ያቀርባል አገባብ ተጠቃሚዎች በ Python ውስጥ የኳንተም መተግበሪያዎችን እንዲፈጥሩ። ProjectQ ከዚያም እነዚህን ስክሪፕቶች ወደ ማንኛውም የኋላ-ፍጻሜ አይነት፣ ክላሲካል ኮምፒዩተር ሲሙሌተር ወይም ኳንተም ፕሮሰሰር ይቀይራል።
ፕሮጄክትQ እነዚህን አፕሊኬሽኖች ወደ ማንኛውም አይነት የኋላ መጨረሻዎች ማለትም እንደ ክላሲካል ኮምፒዩተር ሲሙሌተር ወይም ኳንተም ፕሮሰሰር፣ እንደ IBM Quantum Experience መድረክ ሊለውጣቸው ይችላል።
ዋና መለያ ጸባያት
- IT ከፍተኛ ደረጃ ነው። የፕሮግራም ቋንቋ ለኳንተም ፕሮግራሞች.
- ሞጁል እና የሚለምደዉ ማጠናቀር አለው።
- እንዲሁም በርካታ የሃርድዌር እና የሶፍትዌር መደገፊያዎችን ያቀርባል።
- የፅንስ ጉዳዮችን ለመፍታት የኳንተም ኮምፒተር ቤተ-መጽሐፍት (FermiLib)
- የIBM Quantum Experience ቺፕ፣ AQT መሳሪያዎች፣ AWS Braket እና IonQ አገልግሎት የሚሰጡ መሳሪያዎች ሁሉም የኳንተም ስልተ ቀመሮችን ለማሄድ ሊያገለግሉ ይችላሉ።
- በከፍተኛ የአብስትራክሽን ደረጃ፣ የኳንተም ፕሮግራሞችን መኮረጅ ይቻላል (ለምሳሌ ትልልቅ ኦራክልሎችን ወደ ዝቅተኛ በሮች ከማሰባሰብ ይልቅ ተግባርን መኮረጅ)
- በክላሲካል ኮምፒውተሮች ላይ የኳንተም ፕሮግራሞችን ማስመሰል ይቻላል።
3. Tensoflow ኳንተም
የ Python framework TensorFlow Quantum (TFQ) ለኳንተም ነው። የማሽን መማር. TFQ የኳንተም አልጎሪዝም እና የማሽን መማሪያ ተመራማሪዎች የጉግልን ኳንተም ማስላት ማዕቀፎችን በቀጥታ ከ TensorFlow እንዲጠቀሙ የሚያስችል የ TensorFlow መተግበሪያ ማዕቀፍ ነው።
TensorFlow Quantum በኳንተም መረጃ እና በኳንተም-ክላሲካል ድብልቅ ሞዴሎች ላይ የሚያተኩር ፕሮግራም ነው። በCirq የተነደፉ የኳንተም ማስላት ቴክኒኮችን እና አመክንዮ ከ TensorFlow APIs፣ እንዲሁም ከፍተኛ አፈጻጸም ያላቸውን የኳንተም ወረዳ ማስመሰያዎች ያጣምራል።
የTFQ ማዕቀፍ ሁለቱንም ባህላዊ እና ድብልቅ ሞዴሎችን ለማስኬድ ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል፣ ለምሳሌ Quantum CNN (QCNN)። በውጤቱም፣ TFQ ከዚህ ቀደም ባህላዊ አቀራረቦችን በመጠቀም መልስ ለመስጠት ለማይቻል ለማንኛውም ችግር ሊያገለግል ይችላል። የተወሰኑ የገሃዱ ዓለም ችግሮችን ለመመለስ፣ ኳንተም ወይም ኳንተም-ክላሲካል ድብልቅ ሞዴሎችን ለመፍጠር በTFQ ይጀምሩ።
ዋና መለያ ጸባያት
- ተመራማሪዎች TFQ ን በመጠቀም የኳንተም ዳታሴቶችን፣ የኳንተም ሞዴሎችን እና የተለመዱ የቁጥጥር መለኪያዎችን በአንድ የስሌት አውታር ውስጥ ለመፍጠር ይችላሉ።
- Tensors የኳንተም መረጃን ለማከማቸት ያገለግላሉ (ባለብዙ-ልኬት የቁጥሮች ድርድር)። እያንዳንዱ tensor የኳንተም መረጃ በበረራ ላይ የኳንተም መረጃን የሚፈጥር እንደ Cirq quantum circuit ይገለጻል።
- ተመራማሪው ኳንተም ለመቅረጽ Cirqን መጠቀም ይችላል። የነርቭ ኔትወርክ በኋላ በ TensorFlow ስሌት ግራፍ ውስጥ የሚካተት።
- በርካታ የኳንተም ሰርክቶችን በአንድ ጊዜ የማሰልጠን እና የማስፈጸም አቅም የ TensorFlow Quantum ዋና ገፅታ ነው።
4. ፐርሴቭል
ፐርሴቫል በብርሃን ማጭበርበር ላይ የተመሰረተ የኳንተም ኮምፒዩተሮችን አዲስ ትውልድ በመገንባት ላይ በሚያተኩረው ፐርሴቫል በተሰኘው የፈረንሣይ ንግድ ድርጅት የተዘጋጀ የፎቶኒክ ኳንተም ኮምፒዩተሮችን ፕሮግራሚንግ ለማድረግ ክፍት ምንጭ ማዕቀፍ ነው።
ፐርሴቫል ከመስመር ኦፕቲካል አካሎች ወረዳዎችን ለመቅረጽ፣ ባለአንድ ፎቶ ምንጮችን ለመለየት፣ ፎክ ግዛቶችን ለመቆጣጠር፣ የኳንተም ማስመሰያዎችን ለማስኬድ፣ የታተሙ የሙከራ ወረቀቶችን ለማባዛት እና ከአዲሱ ትውልድ የኳንተም ስልተ ቀመሮችን በቀላል ነገር-ተኮር የፓይዘን ኤፒአይ ለመሞከር መሳሪያዎችን ያቀርባል።
አላማው የኳንተም ፎቶኒክ ሰርክቶችን ለመገንባት አጋዥ መሳሪያ መሆን ነው - ዲዛይናቸውን ለመምሰል እና ለማጣራት፣ ሁለቱንም ሃሳባዊ እና ትክክለኛ ባህሪን ለመቅረጽ እና በደጋፊዎች ሀሳብ ለመቆጣጠር ደረጃውን የጠበቀ በይነገጽ ማቅረብ።
ለHPC ስብስቦች ብዙ ማሻሻያዎችን በማድረግ በአካባቢያዊ ዴስክቶፕ ላይ ለመስራት የተመቻቸ ነው፣ እና በፎቶኒክ ዑደቶች ላይ የኳንተም ስልተ ቀመሮችን ለቁጥር እና ምሳሌያዊ ማስመሰል የተራቀቁ የጀርባ ማሰራጫዎችን ተደራሽነት ይሰጣል።
እንዲሁም ስልተ ቀመሮችን እና ውስብስብ የመስመራዊ ኦፕቲክስ ሰርኮችን ለመፍጠር ሰፋ ያሉ ተገጣጣሚ ክፍሎችን መጠቀም ትችላለህ። የታወቁ ስልተ ቀመሮች ቤተ-መጽሐፍት ተደራሽ ነው, እንዲሁም እንዴት እንደሚጠቀሙባቸው ትምህርቶች.
እንዲሁም ስልተ ቀመሮችን ለማስተካከል ሙከራዎችን ለማስፈጸም፣ ከሙከራ ውሂብ ጋር ለማወዳደር እና የታተሙ ህትመቶችን ለመፍጠር ጥቂት የኮድ መስመሮችን መጠቀም ይችላሉ።
ዋና መለያ ጸባያት
- ሙሉ ለሙሉ ወደ መስመራዊ ኦፕቲክስ እና ለፎቶኒክ ኳንተም ኮምፒዩቲንግ የተሰጠ አንድ-ዓይነት አርክቴክቸር
- ፕሮጀክቱ የማህበረሰቡን አስተዋጾ የሚቀበል ሞዱል አርክቴክቸር ያለው ክፍት ምንጭ ፕሮጀክት ነው።
- ተገጣጣሚ አካላትን የያዘ ግዙፍ ቤተ-መጽሐፍትን በመጠቀም ስልተ ቀመሮችን እና የተወሳሰበ የመስመር ኦፕቲክስ ሰርክቶችን ይፍጠሩ። የታወቁ ስልተ ቀመሮች ቤተ-መጽሐፍት ተደራሽ ነው፣ እንዲሁም እንዴት እንደሚጠቀሙባቸው ትምህርቶች አሉ።
- እነሱን ለማስተካከል፣ ከሙከራ ውሂብ ጋር ለማነጻጸር እና ያሉትን ህትመቶች በጥቂት የኮድ መስመሮች ለመቅዳት በአልጎሪዝም ይሞክሩ።
- በፎቶኒክ ዑደቶች ላይ የኳንተም ስልተ ቀመሮችን ለመኮረጅ፣ የተራቀቁ የጀርባ ማቀፊያዎችን ይጠቀሙ። ፐርሴቫል በአካባቢያዊ ዴስክቶፕ ላይ በቁጥር እና በምሳሌያዊ አፈፃፀም ላይ እንዲሰራ ታስቦ የተሰራ ሲሆን ለHPC ስብስቦች ብዙ ማሻሻያዎችን ይዟል።
5. Qiskit
ስለቀጣዩ ትውልድ ቴክኖሎጂ እየተነጋገርን ከሆነ፣ IBM የሚያቀርበው ነገር እንደሚኖረው እናውቃለን። በእርግጥ ያደርጋል። QisKit የኳንተም ሶፍትዌርን ለማዘጋጀት ክፍት ምንጭ መድረክ ነው።
Qiskit ተጠቃሚዎች በቀላሉ እንዲያውቁት የሚያደርግ በIBM የሚደገፍ የሶፍትዌር ማዕቀፍ ነው። ኳንተም ማስላት. ኳንተም ኮምፒውተሮችን ለማግኘት አስቸጋሪ ስለሆነ፣ የአንዱ መዳረሻ ለማግኘት እንደ IBM Qiskit Toolkit ያለ የደመና አቅራቢን መጠቀም ትችላለህ።
ለመጠቀም ሙሉ በሙሉ ነፃ ነው፣ እና ሁሉም ኮድ ነው። ክፍት ምንጭ. ሁሉንም የኳንተም ፊዚክስ መሰረታዊ መርሆችን የሚያስተምር የመስመር ላይ የመማሪያ መጽሃፍ አለ, ይህም ለርዕሰ-ጉዳዩ ለማያውቁት ለጀማሪዎች በጣም ጠቃሚ ነው.
ኳንተም ኮምፒውተሮች በጥራጥሬ፣በሰርከቶች እና በመተግበሪያ ሞጁሎች ደረጃ ጥቅም ላይ ሊውሉ ይችላሉ።
ዋና መለያ ጸባያት
- የተለያየ ደረጃ ያላቸው ተጠቃሚዎች Qiskitን ለምርምር እና ለትግበራ ልማት መጠቀም ይችላሉ ምክንያቱም ከተሟላ የኳንተም በሮች ስብስብ እና ቀድሞ የተሰሩ ወረዳዎች ስብስብ አለው።
- የኳንተም አፕሊኬሽኖችን በደመና ላይ በተመሰረቱ ሲፒዩዎች፣ QPUs እና ጂፒዩዎች ላይ ለማስተባበር እንዲሁም በትክክለኛ የኳንተም ፕሮሰሰር ላይ እንቅስቃሴዎችን ለማስኬድ እና የጊዜ ሰሌዳ ለማስያዝ Qiskit Runtimeን መጠቀም ትችላለህ።
- ትራንስፓይለር የ Qiskit ኮድን ወደ ቀልጣፋ ወረዳ ይለውጣል የኋለኛውን በር ስብስብ በመጠቀም ተጠቃሚዎች ለማንኛውም የኳንተም ፕሮሰሰር ወይም አርክቴክቸር በትንሹ ግብዓቶች እንዲነድፉ ያስችላቸዋል።
መደምደሚያ
ለማጠቃለል ያህል፣ ኳንተም ኮምፒውተሮች የዛሬውን የኢንክሪፕሽን ቴክኒኮችን በአጭር ጊዜ ውስጥ በፍጥነት ዘልቀው ሊገቡ ይችላሉ፣ ነገር ግን ታላቁ ሱፐር ኮምፒውተር ተደራሽነት አሁን አመታትን ይወስዳል።
ምንም እንኳን ኳንተም ኮምፒውተሮች በዛሬው ጊዜ ያሉትን በርካታ የኢንክሪፕሽን መርሃ ግብሮች መሰባበር የሚችሉ ቢሆኑም፣ ሀክ የማይሰሩ አማራጮችን ይዘጋጃሉ ተብሎ ይጠበቃል። ኳንተም ኮምፒውተሮች የማመቻቸት ችግሮችን በመፍታት ረገድ ድንቅ ናቸው።
መልስ ይስጡ