Ang Quantum computing usa ka nobela nga teknolohiya nga naggamit sa quantum physics aron matubag ang mga isyu nga lapas sa kapabilidad sa tradisyonal nga mga kompyuter.
Daghang mga kompanya karon ang misulay sa paghimo sa aktuwal nga quantum hardware nga magamit sa libu-libong mga developer, usa ka himan nga gipangandoy lamang sa mga siyentista mga tulo ka dekada na ang milabay.
Ingon usa ka sangputanan, ang among mga inhenyero kanunay nga nag-deploy sa labi ka kusgan nga superconducting quantum computer, nga nagdala kanamo nga labi ka duol sa katulin ug kapasidad sa quantum computing nga gikinahanglan aron mabag-o ang kalibutan.
Niini nga post, atong susihon pag-ayo quantum computing ug ang mga himan ug mga gambalay nga kauban niini, ingon man kung asa sila sa 2022.
Unsa ang Quantum Computing?
Kini nga mga supercomputer gitukod sa mga prinsipyo sa superposition ug entanglement, nga duha ka aspeto sa quantum physics. Ang mga kompyuter sa quantum makahimo na karon sa mga buluhaton sa mga rate nga mas paspas kay sa tradisyonal nga mga kompyuter samtang naggamit ug mas gamay nga enerhiya.
Sa 1980s, ang dapit sa quantum computing mitungha. Dayon kini gipadayag nga ang quantum algorithms mas episyente kay sa ilang naandang mga katumbas sa pagsulbad sa pipila ka buluhaton sa kompyuter.
Ang Quantum computing usa ka disiplina sa computer science nga nagtutok sa pag-uswag sa teknolohiya sa kompyuter base sa mga konsepto sa quantum theory. Gigamit niini ang talagsaon nga abilidad sa subatomic nga mga partikulo nga maglungtad sa daghang mga estado sa usa ka higayon, sama sa 0 ug 1. Sila makahimo sa pagproseso sa mas daghang datos kay sa ordinaryong mga kompyuter.
Ang quantum state sa usa ka butang gigamit sa paghimo og qubit sa quantum computing operations. Ang Qubits mao ang sukaranang mga yunit sa datos sa quantum computing. Sa quantum computing, nagsilbi sila sa parehas nga trabaho nga gihimo sa mga bit sa ordinaryo nga pag-compute, apan lahi ang ilang paggawi.
Ang tradisyonal nga mga bit kay binary ug mahimo ra nga magpadayon sa usa ka posisyon nga 0 o 1, samtang ang mga qubit mahimong maglakip sa usa ka superposisyon sa tanan nga posible nga estado.
Labing maayo nga Frameworks alang sa Quantum Computing
1. Ang Cirq
Ang Cirq gitukod sa Quantum AI team sa Google. Gigamit kini sa pagdesinyo ug pagpaayo sa mga quantum circuit nga gisulayan dayon sa mga quantum computer ug mga simulator. Nindot ang Cirq tungod kay nagtanyag kini mga simulator sa pag-uswag nga parehas sa nakita sa tinuud nga kinabuhi.
Nagpasabot kini nga ang librarya naglihok pinaagi sa mga detalye sa hardware nga naglibot sa NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) aron makasiguro kita nga ang algorithm o sirkito mahimong ipadagan sa tinuod nga quantum computer human kini mahuman.
Ingon usa ka sangputanan, kini adunay potensyal nga mapahimuslan aron makahimo og adaptive ug deployable nga mga quantum circuit. Adunay usab kini mga bahin sa interoperability. Usa ka software nga nag-import ug nag-eksport sa mga quantum circuit ug simulation, pananglitan.
Usa ka balangkas alang sa pagprograma sa mga kompyuter nga quantum nga bukas nga gigikanan. Ang Cirq usa ka Python software package nga nagtugot kanimo sa paghimo, pagmaniobra, ug pag-optimize sa mga quantum circuit sa dili pa kini ipatuman sa mga quantum computer ug mga simulator.
Ang Cirq usa ka episyente nga abstraction alang sa pag-atubang sa karon nga saba nga intermediate-scale quantum nga mga kompyuter, diin ang mga kinahanglanon sa hardware hinungdanon alang sa pagkab-ot sa labing bag-ong mga resulta.
Features
- Gikan sa mga ganghaan nga naglihok sa mga qubit, makakat-on ka kung giunsa ang pagdesinyo sa mga quantum circuit. Hibal-i kung unsa ang usa ka Moment ug kung giunsa ang lainlaing mga taktika sa pagsal-ot makatabang kanimo sa paghimo sa imong sulundon nga circuit. Hibal-i kung giunsa ang paghiwa ug pagdice sa mga sirkito aron makahimo og bag-o ug gipaayo nga mga sirkito.
- Ang mga pagdili sa teknolohiya adunay dakong impluwensya kung ang usa ka sirkito mahimong ipatuman sa kontemporaryong hardware. Pagkat-on unsaon pagprograma ang Quantum Computing Service sa Google ug unsaon paghimo og mga himan aron matubag kini nga mga limitasyon.
- Ang mga function sa balud ug density nga matrice adunay mga built-in nga simulator sa Cirq. Ang Monte Carlo o ang full density matrix simulation mahimong magamit sa pag-atubang sa saba nga mga channel sa quantum.
- Aron ipatuman ang mga pagsulay sa mga quantum processor sa Google, ang Cirq nakigtambayayong sa Quantum Computing Service.
2. ProjectQ
Gibuhat sa ETH Zurich ang ProjectQ, usa ka open-source nga quantum computing software architecture. Naghatag kini usa ka lig-on ug prangka syntax alang sa mga tiggamit sa paghimo og quantum applications sa Python. Mahimong mabag-o sa ProjectQ kini nga mga script sa bisan unsang porma sa back-end, bisan kini usa ka klasikal nga simulator sa kompyuter o usa ka processor sa quantum.
Ang ProjectQ mahimo dayon nga i-convert kini nga mga aplikasyon sa bisan unsang matang sa back-end, sama sa usa ka klasikal nga computer simulator o usa ka quantum processor, sama sa IBM Quantum Experience nga plataporma.
Features
- Ang IT usa ka taas nga lebel programming nga pinulongan alang sa quantum nga mga programa.
- Kini adunay modular ug adaptable compiler.
- Nagtanyag usab kini daghang mga backend sa hardware ug software.
- Usa ka quantum computer library (FermiLib) alang sa pagsulbad sa mga isyu sa fermionic
- Ang IBM Quantum Experience chip, AQT device, AWS Braket, ug IonQ service-provided device mahimong magamit tanan sa pagpadagan sa mga quantum algorithm.
- Sa mas taas nga lebel sa abstraction, ang mga programa sa quantum mahimong sundon (pananglitan, pagsundog sa aksyon sa dagkong mga orakulo imbes nga i-compile kini sa ubos nga lebel nga mga ganghaan)
- Sa klasikal nga mga kompyuter, ang mga programa sa quantum mahimong ma-simulate.
3. Tensoflow Quantum
Ang Python framework TensorFlow Quantum (TFQ) kay para sa quantum pagkat-on sa makina. Ang TFQ usa ka TensorFlow application framework nga nagtugot sa quantum algorithm ug machine learning nga mga tigdukiduki sa paggamit sa quantum computing frameworks sa Google direkta gikan sa TensorFlow.
Ang TensorFlow Quantum usa ka programa nga nagtutok sa quantum data ug paghimo sa quantum-classical hybrid nga mga modelo. Gikombinar niini ang Cirq-designed quantum computing techniques ug logic sa TensorFlow APIs, ingon man ang high-performance quantum circuit simulators.
Ang TFQ framework mahimong magamit sa pagpadagan sa tradisyonal ug hybrid nga mga modelo, sama sa Quantum CNN (QCNN). Ingon usa ka sangputanan, ang TFQ mahimong magamit alang sa bisan unsang problema nga kaniadto imposible nga matubag gamit ang tradisyonal nga mga pamaagi. Aron matubag ang pipila ka mga problema sa tinuod nga kalibutan, magsugod sa TFQ aron makahimo og quantum o quantum-classical hybrid nga mga modelo.
Features
- Mahimong gamiton sa mga tigdukiduki ang TFQ sa paghimo og mga tensor gamit ang mga quantum datasets, quantum models, ug conventional control parameters sa usa ka computational network.
- Ang mga tensor gigamit sa pagtipig sa quantum data (usa ka multi-dimensional nga han-ay sa mga numero). Ang matag tensor sa quantum data gihulagway nga usa ka Cirq quantum circuit nga nagmugna sa quantum data sa langaw.
- Ang tigdukiduki makagamit sa Cirq sa prototype sa usa ka quantum neural network nga iapil sa usa ka TensorFlow compute graph sa ulahi.
- Ang kapasidad sa dungan nga pagbansay ug pag-execute sa daghang quantum circuits usa ka dakong bahin sa TensorFlow Quantum.
4. Percevel
Ang Perceval usa ka open-source framework alang sa pagprograma sa photonic quantum computers nga gimugna ni Perceval, usa ka French nga negosyo nga nagtutok sa pagtukod og bag-ong henerasyon sa quantum computers base sa light manipulation.
Ang Perceval nagtanyag og mga himan alang sa pag-compose sa mga sirkito gikan sa linear optical components, pagdeterminar sa single-photon nga mga tinubdan, pagmaniobra sa Fock states, pagpadagan sa quantum simulation, pag-reproduce sa gipatik nga experimental papers, ug pag-eksperimento sa bag-ong henerasyon sa quantum algorithms pinaagi sa simple object-oriented Python API.
Ang katuyoan niini mao ang mahimong kauban nga himan alang sa pagtukod sa mga quantum photonic circuits - alang sa pagsundog ug pagpino sa ilang laraw, pagmodelo sa maayo ug aktuwal nga pamatasan, ug pagtanyag usa ka estandard nga interface aron makontrol kini pinaagi sa ideya sa mga backend.
Gi-optimize kini aron makalihok sa usa ka lokal nga desktop, nga adunay daghang mga pagpaayo alang sa mga pungpong sa HPC, ug naghatag ug access sa mga sopistikado nga mga backend alang sa numerical ug simbolikong simulation sa mga quantum algorithm sa mga photonic circuit.
Mahimo usab nimo gamiton ang daghang mga prefabricated nga mga sangkap aron makahimo og mga algorithm ug komplikado nga mga linear optics nga sirkito. Ang usa ka librarya sa bantog nga mga algorithm ma-access, ingon man mga leksyon kung giunsa kini gamiton.
Mahimo ka usab nga mogamit pipila ka linya sa code aron ipatuman ang mga eksperimento sa pag-ayo sa mga algorithm, itandi sa data sa eksperimento, ug paghimo pag-usab nga gipatik nga mga publikasyon.
Features
- Usa ka us aka us aka klase nga arkitektura nga hingpit nga gipahinungod sa linear optics ug photonic quantum computing
- Ang proyekto usa ka open-source nga proyekto nga adunay modular nga arkitektura nga nag-abiabi sa mga kontribusyon sa komunidad.
- Gamit ang usa ka dako nga librarya sa prefabricated nga mga sangkap, paghimo og mga algorithm ug komplikado nga linear optics circuits. Ang usa ka librarya sa bantog nga mga algorithm ma-access, ingon man mga leksyon kung giunsa kini gamiton.
- Eksperimento sa mga algorithm aron mamaayo kini, itandi kini sa eksperimento nga datos, ug kopyaha ang kasamtangan nga mga publikasyon sa pipila ka linya sa code.
- Aron masundog ang quantum algorithm sa photonic circuits, gamita ang sopistikado nga mga backend. Gidisenyo ang Perceval nga modagan sa usa ka lokal nga desktop sa termino sa numeric ug simbolikong pasundayag, nga adunay daghang mga pagpaayo sa HPC clusters.
5. Qiskit
Nahibal-an namon nga kung maghisgot kami bahin sa sunod nga henerasyon nga teknolohiya, adunay itanyag ang IBM. Kini siguradong buhaton. QisKit usa ka open-source nga plataporma alang sa pagpalambo sa quantum software.
Ang Qiskit usa ka balangkas sa software nga gipundohan sa IBM nga nagpasayon sa pagkat-on bahin sa mga tiggamit quantum computing. Tungod kay ang quantum nga mga kompyuter lisud nga makuha, mahimo nimong gamiton ang cloud provider sama sa Qiskit toolkit sa IBM aron makakuha og access sa usa.
Kini hingpit nga libre nga gamiton, ug ang tanan nga code mao ang Bukas nga tinubdan. Adunay usa ka online nga libro nga nagtudlo kanimo sa tanan nga sukaranan sa quantum physics, nga mapuslanon kaayo alang sa mga nagsugod nga dili pamilyar sa hilisgutan.
Ang mga kompyuter sa quantum mahimong magamit sa lebel sa mga pulso, mga sirkito, ug mga module sa aplikasyon.
Features
- Ang mga tiggamit sa lainlaing lebel mahimong mogamit sa Qiskit alang sa panukiduki ug pagpauswag sa aplikasyon tungod kay kini adunay usa ka kompleto nga koleksyon sa mga ganghaan sa quantum ug usa ka lainlaing mga pre-built circuit.
- Mahimo nimong gamiton ang Qiskit Runtime aron ma-coordinate ang mga quantum application sa cloud-based nga mga CPU, QPUs, ug GPUs, ingon man usab sa pagpadagan ug pag-iskedyul sa mga kalihokan sa aktuwal nga mga quantum processor.
- Ang transpiler nag-convert sa Qiskit code ngadto sa usa ka episyente nga sirkito nga naggamit sa native gate set sa backend, nga nagtugot sa mga tiggamit sa pagdesinyo alang sa bisan unsang quantum processor o arkitektura nga adunay minimum nga mga input.
Panapos
Sa pag-summarize, ang mga quantum computer dali nga makalusot sa karon nga mga teknik sa pag-encrypt sa mubo nga panahon, samtang ang labing dako nga supercomputer nga ma-access karon nanginahanglan mga tuig.
Bisan pa sa kamatuoran nga ang mga quantum computer makahimo sa pag-crack sa kadaghanan sa mga pamaagi sa pag-encrypt karon, gilauman nga sila makahimo og mga alternatibo nga hack-proof. Ang mga kompyuter sa quantum talagsaon sa pag-atubang sa mga isyu sa pag-optimize.
Leave sa usa ka Reply