Is e teicneòlas ùr a th’ ann an coimpiutaireachd Quantum a bhios a’ cleachdadh fiosaig cuantamach gus dèiligeadh ri cùisean a tha taobh a-muigh comasan choimpiutairean traidiseanta.
Tha mòran chompanaidhean a-nis a’ feuchainn ri fìor bhathar-cruaidh quantum a thoirt do na deichean mhìltean de luchd-leasachaidh, inneal nach do bhruadair luchd-saidheans ach o chionn trì deicheadan.
Mar thoradh air an sin, bidh na h-innleadairean againn gu tric a’ cleachdadh choimpiutairean cuantamach superconducting a tha a’ sìor fhàs cumhachdach, gar toirt nas fhaisge air an astar agus an comas coimpiutaireachd cuantamach a tha riatanach gus an saoghal atharrachadh.
Anns an dreuchd seo, bheir sinn sùil nas mionaidiche air coimpiutaireachd àireimh agus na h-innealan agus na frèaman a tha na chois, a bharrachd air far am bi iad ann an 2022.
Dè a th’ ann an Coimpiutaireachd Quantum?
Tha na supercomputers sin air an togail air prionnsapalan superposition agus dol an sàs, a tha nan dà thaobh de fhiosaig cuantamach. Faodaidh coimpiutairean Quantum a-nis gnìomhan a dhèanamh aig ìrean a tha òrdughan meudachd nas luaithe na coimpiutairean traidiseanta agus iad a’ cleachdadh fada nas lugha de lùth.
Anns na 1980n, dh'èirich raon coimpiutaireachd cuantamach. An uairsin chaidh innse gu robh algorithms cuantamach nas èifeachdaiche na na co-ionannachdan àbhaisteach ann a bhith a’ fuasgladh cuid de ghnìomhan coimpiutair.
Tha coimpiutaireachd cuantamach na smachd de shaidheans coimpiutaireachd a tha ag amas air adhartachadh teicneòlas coimpiutaireachd stèidhichte air bun-bheachdan teòiridh cuantamach. Bidh e a’ cleachdadh a’ chomas iongantach a th’ aig gràineanan subatomic a bhith ann an grunn stàitean aig an aon àm, leithid 0 agus 1. Tha iad comasach air tòrr a bharrachd dàta a ghiullachd na coimpiutairean àbhaisteach.
Bithear a’ cleachdadh staid cuantamach nì gus qubit a chruthachadh ann an gnìomhachd coimpiutaireachd cuantamach. Is e Qubits na h-aonadan dàta bunaiteach de choimpiutaireachd cuantamach. Ann an coimpiutaireachd cuantamach, bidh iad a’ frithealadh na h-aon obair ’s a bhios pìosan ann an coimpiutaireachd àbhaisteach, ach bidh iad gan giùlan fhèin gu tur eadar-dhealaichte.
Tha pìosan traidiseanta dà-chànanach agus chan urrainn dhaibh ach suidheachadh 0 no 1 a chumail, ach faodaidh qubits a bhith a’ toirt a-steach saobh-chràbhadh de gach staid a dh’ fhaodadh a bhith ann.
Frèamaichean as Fheàrr airson Coimpiutaireachd Quantum
1. Cearc
Chaidh Cirq a thogail le sgioba Quantum AI aig Google. Tha e air a chleachdadh gus cuairtean cuantamach a dhealbhadh agus a leasachadh a thèid an uairsin a dhearbhadh air coimpiutairean cuantamach agus simuladairean. Tha Cirq air leth math leis gu bheil e a’ tabhann simuladairean leasachaidh a tha gu math coltach ris an fheadhainn a chithear ann am fìor bheatha.
Tha seo a’ ciallachadh gum bi an leabharlann ag obair a shlighe tro na mion-fhiosrachadh bathar-cruaidh timcheall air NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) gus an urrainn dhuinn a bhith cinnteach gun gabh an algairim no an cuairteachadh a ruith air fìor choimpiutair quantum às deidh dha a bhith deiseil.
Mar thoradh air an sin, tha comas ann a bhith air a chleachdadh gus cuairtean cuantamach a ghabhas atharrachadh agus a chleachdadh. Tha feartan eadar-obrachaidh aige cuideachd. Bathar-bog a bheir a-steach agus às-mhalairt chuairtean cuantamach agus samhlaidhean, mar eisimpleir.
Frèam airson coimpiutairean cuantamach a phrògramadh a tha fosgailte. Tha Cirq a Python pasgan bathar-bog a leigeas leat cuairtean cuantamach a chruthachadh, a làimhseachadh agus a bharrachadh mus cuir thu an gnìomh iad air coimpiutairean cuantamach agus simuladairean.
Tha Cirq na tharraing èifeachdach airson dèiligeadh ri coimpiutairean cuantamach aig ìre eadar-mheadhanach an latha an-diugh, far a bheil riatanasan bathar-cruaidh deatamach airson toraidhean adhartach fhaighinn.
feartan
- Bho gheataichean ag obair air qubits, faodaidh tu ionnsachadh mar a dhealbhaicheas tu cuairtean cuantamach. Ionnsaich dè a th’ ann an Moment agus mar a dh’ fhaodadh diofar innleachdan cuir a-steach do chuideachadh le bhith a’ togail do chuairt cheart. Ionnsaich mar a nì thu sgoltadh agus dìsnean chuairtean gus cuairtean ùra is leasaichte a chruthachadh.
- Tha buaidh mhòr aig cuingealachaidhean teicneòlais air an gabh cuairt a chuir an gnìomh air bathar-cruaidh co-aimsireil no nach eil. Ionnsaich mar a nì thu prògramadh air Seirbheis Coimpiutaireachd Quantum Google agus mar a chruthaicheas tu innealan gus dèiligeadh ris na cuingeadan sin.
- Tha an dà chuid gnìomh tonn agus matrices dùmhlachd air simuladairean togte ann an Cirq. Faodar Monte Carlo no atharrais matrix làn-dùmhlachd a chleachdadh gus dèiligeadh ri seanalan cuantamach fuaimneach.
- Gus deuchainnean a dhèanamh air pròiseasairean cuantamach Google, bidh Cirq a’ co-obrachadh le Quantum Computing Service.
2. PròiseactQ
Chruthaich ETH Zurich ProjectQ, ailtireachd bathar-bog coimpiutaireachd cuantamach fosgailte. Tha e a’ toirt seachad sealladh làidir agus dìreach co-rèiteachadh airson luchd-cleachdaidh tagraidhean cuantamach a chruthachadh ann am Python. Faodaidh ProjectQ an uairsin na sgriobtaichean sin a thionndadh gu cruth cùil sam bith, ge bith an e simuladair coimpiutair clasaigeach a th’ ann no pròiseasar cuantamach.
Faodaidh ProjectQ an uairsin na tagraidhean sin a thionndadh gu cùl-cinn de sheòrsa sam bith, leithid simuladair coimpiutair clasaigeach no pròiseasar quantum, leithid àrd-ùrlar IBM Quantum Experience.
feartan
- Is e ìre àrd a th’ ann an IT cànan prògramachaidh Airson prògraman quantum.
- Tha inneal-cruinneachaidh modular agus sùbailte aige.
- Bidh e cuideachd a’ tabhann grunn backends bathar-cruaidh is bathar-bog.
- Leabharlann coimpiutair quantum (FermiLib) airson fuasgladh fhaighinn air cùisean fermionic
- Faodar a’ chip IBM Quantum Experience, innealan AQT, AWS Braket, agus innealan seirbheis IonQ uile a chleachdadh gus algorithms cuantamach a ruith.
- Aig ìre tarraing-às nas àirde, faodar prògraman cuantamach a shamhlachadh (me, ag atharrais air gnìomh oracles mòra an àite a bhith gan cur ri chèile gu geataichean ìre ìosal)
- Air coimpiutairean clasaigeach, faodar prògraman cuantamach a shamhlachadh.
3. Tensoflow Quantum
Tha frèam Python TensorFlow Quantum (TFQ) airson quantum ionnsachadh innealan. Tha TFQ na fhrèam tagraidh TensorFlow a leigeas le luchd-rannsachaidh algorithm cuantamach agus ionnsachadh innealan frèaman coimpiutaireachd cuantamach Google a chleachdadh gu dìreach bho TensorFlow.
Tha TensorFlow Quantum na phrògram a tha ag amas air dàta cuantamach agus cruthachadh mhodalan tar-chinealach cuantamach-clasaigeach. Bidh e a’ cothlamadh dòighean coimpiutaireachd cuantamach agus loidsig air an dealbhadh le Cirq le APIan TensorFlow, a bharrachd air simuladairean cuairteachaidh cuantamach àrd-choileanadh.
Faodar frèam TFQ a chleachdadh gus modalan traidiseanta agus tar-chinealach a ruith, leithid Quantum CNN (QCNN). Mar thoradh air an sin, faodar TFQ a chleachdadh airson duilgheadas sam bith a bha roimhe seo do-dhèanta a fhreagairt le bhith a’ cleachdadh dhòighean traidiseanta. Gus duilgheadasan sònraichte san t-saoghal a fhreagairt, tòisich le TFQ gus modalan tar-chinealach cuantamach no cuantamach-clasaigeach a chruthachadh.
feartan
- Faodaidh luchd-rannsachaidh TFQ a chleachdadh gus tensors a chruthachadh a’ cleachdadh stòran-dàta cuantamach, modalan cuantamach, agus paramadairean smachd gnàthach ann an aon lìonra coimpiutaireachd.
- Bithear a’ cleachdadh tensors airson dàta cuantamach a stòradh (sreath ioma-thaobhach de dh’ àireamhan). Tha gach tensor de dhàta cuantamach air a mhìneachadh mar chuairt Cirq quantum a chruthaicheas dàta cuantamach air a’ chuileag.
- Faodaidh an neach-rannsachaidh Cirq a chleachdadh airson prototype a quantum lìon neònach a thèid a ghabhail a-steach ann an graf coimpiutaireachd TensorFlow nas fhaide air adhart.
- Tha an comas air grunn chuairtean cuantamach a thrèanadh agus a chuir an gnìomh aig an aon àm na phrìomh fheart de TensorFlow Quantum.
4. Percevel
Tha Perceval na fhrèam stòr fosgailte airson a bhith a’ prògramadh choimpiutairean quantum photonic a chaidh a leasachadh le Perceval, gnìomhachas Frangach a tha ag amas air ginealach ùr de choimpiutairean cuantamach a thogail stèidhichte air làimhseachadh solais.
Bidh Perceval a ’tabhann innealan airson a bhith a’ dèanamh chuairtean bho cho-phàirtean optigeach sreathach, a ’mìneachadh stòran aon-photon, a’ làimhseachadh stàitean Fock, a ’ruith samhlaidhean cuantamach, ag ath-riochdachadh pàipearan deuchainneach foillsichte, agus a’ feuchainn ginealach ùr de algorithms cuantamach tro API Python sìmplidh a tha ag amas air nithean.
Is e an t-amas aige a bhith na inneal companach airson a bhith a’ togail chuairtean photonic cuantamach - airson a bhith ag atharrais agus ag ùrachadh an dealbhadh, a’ modaladh an dà chuid giùlan math agus fìor, agus a’ tabhann eadar-aghaidh àbhaisteach gus smachd a chumail orra tro bheachd backends.
Tha e air a bharrrachadh gus obrachadh air deasg ionadail, le mòran leasachaidhean airson cruinneachaidhean HPC, agus a’ toirt cothrom air backends sòlaimte airson atharrais àireamhach is samhlachail air algoirmean cuantamach air cuairtean photonic.
Faodaidh tu cuideachd àireamh fharsaing de cho-phàirtean ro-thogte a chleachdadh gus algoirmean agus cuairtean optigeach sreathach iom-fhillte a chruthachadh. Tha leabharlann de algorithms ainmeil ruigsinneach, a bharrachd air leasanan air mar a chleachdas tu iad.
Faodaidh tu cuideachd beagan loidhnichean de chòd a chleachdadh gus deuchainnean a chuir an gnìomh gus algorithms a ghleusadh, coimeas a dhèanamh ri dàta deuchainneach, agus foillseachaidhean foillsichte ath-chruthachadh.
feartan
- Ailtireachd aon-de-a-sheòrsa coisrigte gu tur a dh’ ionnsaigh optics sreathach agus coimpiutaireachd cuantamach photonic
- Tha am pròiseact na phròiseact stòr fosgailte le ailtireachd modular a chuireas fàilte air tabhartasan coimhearsnachd.
- A’ cleachdadh leabharlann mòr de cho-phàirtean ro-thogte, cruthaich algoirmean agus cuairtean sreathach optics iom-fhillte. Tha leabharlann de algorithms ainmeil ruigsinneach, a bharrachd air leasanan air mar a chleachdas tu iad.
- Dèan deuchainn air algoirmean gus an gleusadh, an coimeas ri dàta deuchainneach, agus dèan lethbhreac de fhoillseachaidhean a tha ann mu thràth ann am beagan loidhnichean de chòd.
- Gus atharrais a dhèanamh air algoirmean cuantamach air cuairtean photonic, cleachd backends sòlaimte. Tha Perceval air a dhealbhadh gus ruith air deasg ionadail a thaobh coileanadh àireamhach agus samhlachail, le mòran leasachaidhean airson cruinneachaidhean HPC.
5. Cuiskit
Tha fios againn ma tha sinn a’ bruidhinn air teicneòlas an ath ghinealach, gum bi rudeigin aig IBM ri thabhann. Tha e gu cinnteach a 'dèanamh. QisKit na àrd-ùrlar stòr fosgailte airson bathar-bog quantum a leasachadh.
Tha Qiskit na fhrèam bathar-bog maoinichte le IBM a tha ga dhèanamh nas fhasa do luchd-cleachdaidh ionnsachadh mu dheidhinn coimpiutaireachd àireimh. Leis gu bheil coimpiutairean cuantamach duilich a thighinn seachad, faodaidh tu solaraiche sgòthan a chleachdadh mar inneal Qiskit IBM gus faighinn gu fear.
Tha e gu tur an-asgaidh a chleachdadh, agus tha an còd gu lèir open source. Tha leabhar-teacsa air-loidhne ann a tha a’ teagasg dhut bunaitean fiosaig cuantamach, a tha glè fheumail do luchd-tòiseachaidh air nach eil eòlas air a’ chuspair.
Faodar coimpiutairean Quantum a chleachdadh aig ìre buillean, cuairtean, agus modalan tagraidh.
feartan
- Faodaidh luchd-cleachdaidh de dhiofar ìrean Qiskit a chleachdadh airson rannsachadh agus leasachadh tagraidh oir tha e a’ tighinn le cruinneachadh iomlan de gheataichean quantum agus raon de chuairtean ro-thogte.
- Faodaidh tu Qiskit Runtime a chleachdadh gus tagraidhean cuantamach a cho-òrdanachadh air CPUan stèidhichte air sgòthan, QPUn, agus GPUs, a bharrachd air a bhith a’ ruith agus a’ clàradh ghnìomhan air pròiseasairean cuantamach.
- Bidh an transpiler ag atharrachadh còd Qiskit gu bhith na chuairt èifeachdach a’ cleachdadh seata geata dùthchasach an backend, a’ leigeil le luchd-cleachdaidh dealbhadh airson pròiseasar cuantamach no ailtireachd le cuir a-steach as lugha.
Co-dhùnadh
Gus geàrr-chunntas a dhèanamh, faodaidh coimpiutairean cuantamach a dhol a-steach gu sgiobalta ann an dòighean crioptachaidh an latha an-diugh ann an ùine ghoirid, ach bheir an sàr-choimpiutair as motha a tha ruigsinneach a-nis bliadhnaichean.
A dh'aindeoin 's gum bi e comasach do choimpiutairean cuantamach mòran de sgeamaichean crioptachaidh an latha an-diugh a sgàineadh, thathar an dùil gun leasaich iad roghainnean eile a tha a' dìon an aghaidh hac. Tha coimpiutairean Quantum air leth math ann a bhith a’ dèiligeadh ri cùisean optimization.
Leave a Reply