Ji berê zûtir, cîhan ji ber guherîna dîjîtal diguhere.
Bi hatina pêleke din a teknolojiyê ya nû ya ku dikare bi lez û bezek ecêb paradîgmayên heyî biguhezîne: hesabkirina quantum, têgihîştina ramanên bingehîn ên serdema dîjîtal dê hîn girîngtir bibe.
Teknîkek pêşkeftinê ya bi navê hesabkirina quantumê ji bo çareserkirina pirsgirêkên ku li derveyî çarçoweya komputerên kevneşopî ne, fîzîka quantum bikar tîne.
Prensîbên teoriya quantum destnîşan dikin ka madde û enerjî çawa di pîvanên atomî û subatomî de tevdigerin, û Qiskit ya IBM kîtek pêşkeftina nermalava quantum-çavkaniya vekirî ye ku di afirandina pergalên hesabkirina quantum de dibe alîkar.
Ev gotar hewl dide ku vê yekê rave bike û ji we re nihêrînek li ser hesabkirina quantum peyda bike.
Em ê bi alîkariya hesabek quantum-çavkaniya vekirî ji xwendevanên xwe re rave bikin SDK, ango. Qiskit û bihêlin ku ew bikar bînin Notebooks Jupyter li IBM Quantum Lab mêvandar kirin.
Computing Quantum çi ye?
Hesabkirina Quantum şaxek zanistiya kompîturê ye ku li ser pêşxistina teknolojiya kompîturê bi karanîna ramanên ji teoriya quantumê disekine.
Ew ji kapasîteya awarte ya pirçikên subatomî sûd werdigire ku di heman demê de li gelek dewletan hene, wek 0 û 1.
Ew dikarin ji komputerên birêkûpêk pirtir daneyan pêvajoyê bikin.
Di pêvajoyên hesabkirina kuantûmê de, qubitek bi karanîna rewşa kuantûmê ya tiştekê tê çêkirin. Parçeyên bingehîn ên agahdariya di hesabkirina quantum de qubit in.
Ew heman fonksiyonê wekî bits di hesabkirina konvansiyonel de di hesabkirina quantum de pêk tînin, lê ew bi tevahî cûda tevdigerin. Komputera Kuantum qadek e ku di salên 1980-an de derketiye holê.
Dûv re hat kifş kirin ku algorîtmayên kuantumê di kirina hin karên kompîturê de ji hevpîşeyên xwe yên klasîk bi bandortir in.
Serpêhatî û tevlîhevî, du têgehên ji fîzîka kuantûmê ne, bingehên ku van superkomputeran li ser têne damezrandin.
Li gorî komputerên konvansiyonel, komputerên kuantûmê niha dikarin karên mezin bi leztir bikin dema ku enerjiyek pir hindik dixwe.
Ji bo ku em bi tevahî têbigihîjin divê em bi xebata komputerên quantum re bimeşin. Em niha dest pê bikin.
Bi rastî komputerek quantum çawa dixebite?
Li gorî komputerên kevneşopî yên ku em pê bikar tînin, komputerên kuantum bi rengek cûda nêzîkê çareserkirina pirsgirêkan dibin. Ji bo hin karan, komputerên quantum bi çend awayan ji yên kevneşopî têne tercîh kirin.
Kapasîteya wan a ku bi yekcarî di gelek dewletan de hebin wekî sedem tê fikirîn. Ji hêla din ve, komputerên kevneşopî tenê dikarin di yekcar de di yek dewletê de bin.
Sê têgehên sereke hene ku divê hûn fêm bikin da ku hûn fêm bikin ka komputerên quantum çawa dixebitin:
- Superposition.
- Entanglement.
- Acizkirin.
Positionermbûn
Bit hêmanên bingehîn ên komputerên kevneşopî ne. Bitên Kuantum an jî Qubit yekeyên bingehîn ên komputerên kuantûmê ne.
Di bingeh de, bitsên quantum cuda cuda dixebitin. Bitek binary, carinan wekî bitek kevneşopî tê zanîn, veguhezek e ku dikare bibe 0 an 1.
Dema ku em wê bipîvin, em rewşa niha ya bit distînin. Qubit ji vê yekê îstîsna ye. Qubit dikare bi tîrên ku di sê pîvanan de destnîşan dikin re bêne berhev kirin.
Ew di şertên 0 de ne heke ew ber bi jor ve destnîşan bikin. Ew di dewleta 1-ê de ne heke ew ber bi jêr ve nîşan bidin. Heman tişt di biteyên klasîk de jî derbas dibe.
Lêbelê, ew di heman demê de dikarin hilbijêrin ku di rewşek superposition de bin.
Tîrek di rewşekê de ye ku li her alîyek din nîşan dide. Serpêhatiya 0 û 1 di vê rewşê de encam dide. Qubitek dema ku were pîvandin dê dîsa jî an 1 an jî 0-ê derxe.
Lêbelê, rêgeziya tîrê îhtîmalek têkildar diyar dike.
Heke tîra sereke ber bi jêr ve nîşan bide û heke tîra serî ber bi jor ve nîşan bide, îhtîmal e ku hûn 1-ê bistînin.
Heke tîra li navendê be, hûn ê ji bo her yekê şansê 50% qezenc bikin. Bi kurtasî, ew superposition e.
Entanglement
Bit di komputerek kevneşopî de ji hev serbixwe ne. Tu eleqeya dewleta yek bit bi dewleta din re nîne.
Qubitên di komputerên kuantûmê de dikarin bi hevûdu re tevlihev bibin. Ev tê wê wateyê ku ew di yek dewletek quantumê ya mezin de dibin yek.
Ji bo nimûne, du qubits binirxînin ku di rewşên cuda yên superposition de ne lê hîn ne tevlihev bûne. Di vê demê de, îhtîmala wan bi hev ve namîne.
Dema ku em wan tevlihev bikin, divê em wan îhtîmalên serbixwe ji holê rakin û îhtîmalên hemî dewletên alternatîf ku em dikarin jê birevin diyar bikin, ango 00, 01, 10 û 11.
Dabeşkirina îhtîmala tevahiya pergalê tê guheztin heke arastekirina tîra li ser yek qubit were guheztin ji ber ku qubit tevlihev bûne.
Serxwebûna qubitan ji hev winda bûye. Her yek ji wan pêkhateyek ji heman dewleta mezin e. Çiqas qubitên we hebin jî dîsa jî wisa ye.
Ji bo kompîtureke kuantûmê ya bi n qubitan ve 2n rewşan pêkan e.
We li ser du dewletan dabeşek îhtîmal heye, mînakî, ji bo yek qubit. Di nav çar dewletan de ji bo du qubitan dabeşkirina îhtîmala we heye, û hwd. Cûdahiya sereke ya di navbera komputerên klasîk û yên kuantum de ev e.
Hûn dikarin komputerên klasîk di her şert û mercî de ku hûn hilbijêrin, lê tenê yek carî bixin. Hemî van dewletan dikarin bi hev re li ser komputerên quantum wekî superposition hebin.
Çawa dibe ku komputer bi yekcarî di van hemî dewletan de sûd werbigire? Hêmana dawî ya destwerdanê di vê xalê de dikeve.
Acizkirin
Ji bo danasîna rewşa qubitê fonksiyonek pêla kuantûmê dikare were bikar anîn.
Danasîna bingehîn a matematîkî ya her tiştî di fîzîka kuantûmê de ji hêla fonksiyonên pêlê ve tê peyda kirin.
Dema ku gelek qubit têne tevlihev kirin, fonksiyonên pêlên wan ên takekesî bi hev re têne berhev kirin ku fonksiyonek pêlê ya yekane ku rewşa giştî ya komputera kuantûmê vedibêje ava dikin.
Mudaxele encama zêdekirina van fonksiyonên pêlan bi hev re ye. Gava pêl li hev tên zêdekirin, dibe ku ew bi rengekî çêker bi hev re têkevin hev û pêlek mezintir biafirînin, mîna ku pêlên avê çêdikin.
Di heman demê de ew dikarin bi rengek wêranker tevbigerin da ku li hember hev bisekinin. Îhtîmala cûrbecûr ya rewşên cihêreng ji hêla fonksiyona pêla giştî ya komputera quantum ve tê destnîşankirin.
Dema ku em komputera kuantumê bipîvin bi guheztina rewşên qubitên cihêreng, em dikarin îhtîmala ku hin rewş derkevin holê biguhezînin.
Her çend komputera kuantûmê dikare di yekcar de di çend serpêhatiyên dewletan de hebe jî, pîvandin tenê yek ji wan rewşan eşkere dikin.
Ji ber vê yekê, dema ku meriv komputerek kuantum bikar tîne da ku karekî hesabkirinê biqedîne, destwerdana çêker hewce ye ku îhtîmala wergirtina bersiva rast û destwerdana wêranker zêde bike da ku îhtîmala wergirtina bersivek nerast kêm bike.
Niha em bi Qiskîtê dest pê bikin.
Çi ye Qiskit?
Qiskit çarçoveyek nermalava ku ji hêla IBM ve hatî fînanse kirin e ku ji bo ku her kes hêsantir bike ku bikeve qada hesabkirina quantumê hatî çêkirin.
Ji ber ku girtina komputerên kuantûmê dijwar e, hûn dikarin yek bi navgîniyek ewr, wek IBM, bi karanîna qutiya amûrê Qiskit-ê bistînin.
Ew belaş heye, û hemî kodên wê hene çavkaniya vekirî.
Heye pirtûka dersê ya serhêl ku hemî bingehên fîzîka quantumê fêrî we dike, ku ji bo kesên ku bi mijarê nizanin pir bikêr e. Python ji bo pêşxistina amûra Qiskit tê bikar anîn.
Ji ber vê yekê, heke hûn bi zimanê bernamesaziya Python-ê dizanin, hûn ê gelek kodan nas bikin.
Çarçoveya nermalavê ji bo kesên ku dixwazin minasib e li ser komputera quantum fêr bibin di heman demê de ezmûna pratîkî jî bi dest dixe.
Aliyê herî bingehîn ê Qiskitê ew e ku di du qonaxan de dixebite. Yek ji gavan qonaxa avakirinê ye, ku tê de em çend çerxên kuantûmê diafirînin û wan çerxeyan ji bo çareserkirina pirsgirêkê bikar tînin.
Dûv re, piştî qedandina qonaxa avakirinê an gihîştina çareseriyê, em derbasî qonaxa din dibin, ku wekî qonaxa cîbicîkirinê tê zanîn, ku tê de em hewl didin ku avahî an çareseriya xwe di paşpirtikên cihêreng de bimeşînin (paşgiriya vektoriya dewletê, pişta yekbûyî, vekirî Piştgiriya ASM), û piştî ku xebitandin qediya, em daneyên di çêkirinê de ji bo derketina xwestinê pêvajoyê dikin.
Bi Qiskit dest pê dike
Li ser komputera xweya kesane an Notebooka Jupyter a ku IBM hoste dike, hûn dikarin wê bi herêmî saz bikin. Koda jêrîn binivîsin da ku li ser komputerek Windows-ê herêmî saz bikin:
Pêdivî ye ku em li vir qeyd bikin da ku em bigihîjin tokena API-ê ya ku rê dide me ku em amûrên quantum ên IBM-ê bikar bînin, û dûv re em dikarin bi malpera pargîdanî re dest bi xebatê bikin. Hûn dikarin vê yekê bi karanîna Jupyter Notebook-ê ya Qiskit-a-sazkirî ya ku serhêl tê xebitandin bikar bînin xeyal bikin.
Hûn dikarin bi bijartina Profîla xwe ji pêşeka li quncika jorîn a rastê ya rûpelê ve bigihîjin wê, dûv re agahdariya Hesabê hilbijêrin. Hûn dikarin nîşana API-ya xwe di binê beşa li ser nîşaneyên API-ê de bi forma *** bibînin. Ew tê kopî kirin û dûv re tê koda jêrîn:
Dema ku ev kod hate darve kirin, tokena API-ya we dê li ser komputera we were tomar kirin, ku hûn bikarin amûrên quantumê yên IBM-ê bikar bînin. Ji bo ku hûn diyar bikin ku hûn gihîştina amûrek wusa heye ya jêrîn binivîse:
Ger koda navborî dimeşe, divê hûn ne tenê li ser komputera xwe kodê bimeşînin, lê di heman demê de bi şandina çerxên kuantûmê yên çêkirî ji cîhazên quantumê yên IBM-ê re û wergirtina encaman jî dikarin kodê bimeşînin.
Ji ber vê yekê, bi karanîna pirtûkxaneya dorpêçan, em dikarin dest bi pêşvebirina algorîtmaya xweya quantumê ya yekem bikin. Em dest bi anîna girêdanên bingehîn ji Qiskit di projeya xwe de dikin.
Dûv re em qeydek quantumê ya du-qubit û qeydek kevneşopî ya du-bit ava dikin.
Ji ber vê yekê nuha me hem qeydek klasîk û hem jî tomarek kuantumî ava kiriye. Bi karanîna van her duyan, em dikarin çerxê ava bikin û heke, di her kêliyê de li seranserê guheztina çerxê, hûn bixwazin xêz bikin ka çerxa quantumê çawa xuya dike, koda jêrîn binivîsin:
Em ji wêneyê dibînin ku çerx ji du bitsên kuantum û du bitên klasîk pêk tê.
Wekî ku ew e, ev dorhêl kêmasiya dergehan e, ku ew nebalkêş dike. Naha werin em bi karanîna dergehên kuantûmê çerxê ava bikin. Mîna klasîk dergehên mantiqê (Û, OR dergeh) ji bo çerxên dîjîtal ên normal in, dergehên kuantûmê hêmanên bingehîn ên çerxên kuantûmê ne.
Sepandina deriyê Hadamard li qubita yekem gava yekem e di afirandina tevliheviyê de. Dûv re, koda jêrîn bikar bînin, em ê operasyonek x-ya kontrolkirî ya du-qubit zêde bikin:
Naha ku ev her du operator ji bo avakirina çerxa meya kuantumê hatine bikar anîn, wextê pîvandina bitsên kuantûmê (qubits) e, girtina wan pîvanan û hilanîna wan di bitsên klasîk de ye. Ka em koda pêwîst biafirînin da ku bigihîjin wê:
Diagrama jêrîn sêwirana dora me diyar dike:
Dûv re pêdivî ye ku dor li ser simulatorek komputerek kevneşopî were xebitandin. Çêrok qediya. Û encamên wê îdamê bikolin.
Agahiyên ku ji pêkanîna wê çerxê têne wergirtin di guhêrbara encamê de têne tomar kirin. Werin em van encaman bi karanîna histogramek komployê nîşan bidin.
Wusa diqewime dema ku em çerxa xweya kuantumê dimeşînin. Ji bo hejmarên 00 û 11, em îhtîmalên li dora %50 distînin. Dora komputera weya quantumê ya destpêkê hate çêkirin. Pîroz be!
Serlêdanên Qiskit Quantum Computing
Qiskit Finance
Komek amûr û serîlêdanên xwenîşandanî ji hêla Qiskit Finance ve têne pêşkêş kirin. Di nav wan de wergêrên Ising ji bo xweşbînkirina portfolio, dabînkerên daneyê ji bo daneyên rastîn an rasthatî, û pêkanînên ji bo bihakirina vebijarkên darayî yên cihêreng an nirxandinên xetereya krediyê hene.
Qiskit Nature
Serlêdanên mîna pêçandina proteîn û avahiya elektronîkî / vibronîk hesabên hem ji bo dewletên heyecan û hem jî yên zevî ji hêla Qiskit Nature ve têne piştgirî kirin.
Ew hemî beşên ku ji bo girêdana kodên klasîk û bixweber veguheztina nûnerên cihêreng ên ku ji hêla komputerên quantum ve hewce ne hewce dike pêşkêşî dike.
Fêrbûna Makîneya Qiskit
Quantum fêrbûna makîneyê rêbazên ku wan bikar tînin ji bo çareserkirina pirsgirêkên cûrbecûr, wek paşveçûn û dabeşkirin, ji hêla Qiskit Machine Learning û her weha kernelên quantum ên bingehîn û torên neuralî yên quantum (QNN) wekî blokên avahî têne peyda kirin.
Ew di heman demê de girêdana QNN-ê bi PyTorch-ê re ji bo ku hêmanên kuantumê di nav operasyonên klasîk de bihewîne jî dike.
Optimîzasyona Qiskit
Qiskit Optimization tevahiya spektora karûbarên xweşbîniyê pêşkêşî dike, di nav de modelkirina asta bilind a pirsgirêkên xweşbîniyê, wergerandina otomatîkî ya pirsgirêkan ji nûnerên cihêreng ên hewce re, û berhevokek rêbazên xweşbînkirina quantumê yên hêsan.
Xelasî
Di encamê de, dema ku superkomputera herî bilez a ku nuha peyda dibe bi salan digire, komputerên quantum dikarin bi lez awayên şîfrekirinê yên heyî bişkînin.
Tevî vê rastiyê ku komputerên kuantûmê dê karibin gelek teknîkên şîfrekirinê yên ku îro têne bikar anîn bişkînin, tê pêşbînîkirin ku ew ê cîgirên hack-proof biafirînin.
Optimîzekirina pirsgirêkan hêza komputerên quantum e. Ji bo bêtir agahdarî, ji kerema xwe biçin Qiskit GitHub.
Leave a Reply