Fizahan-takelaka[Afeno][Aseho]
Haingana kokoa noho ny teo aloha, miova izao tontolo izao noho ny fiovana nomerika.
Miaraka amin'ny fahatongavan'ny onjam-teknolojia vaovao iray hafa afaka manova tanteraka ny paradigma ankehitriny miaraka amin'ny hafainganam-pandeha sy hery mahagaga: computing quantum, ho lasa zava-dehibe kokoa ny fahatakarana ny hevitra fototra amin'ny vanim-potoana nomerika.
Ny teknikan'ny fandrosoana antsoina hoe computing quantum dia mampiasa ny fizika quantum mba hamahana ireo olana izay tsy vitan'ny ordinatera mahazatra.
Ny fitsipiky ny teoria quantum dia mampiseho ny fihetsiky ny atiny sy ny angovo amin'ny mizana atomika sy subatomika, ary ny Qiskit an'ny IBM dia kitapom-pampandrosoana rindrambaiko quantum open source izay manampy amin'ny famoronana rafitra computing quantum.
Ity lahatsoratra ity dia mikatsaka ny hanazava izany ary hanome anao topimaso momba ny computing quantum.
Hanazava amin'ny mpamaky izahay miaraka amin'ny fanampian'ny informatika quantum open source SDK, ie. Qiskit ary avelao izy ireo hikaroka amin'ny fampiasana Jupyter Notebooks nampiantranoina tao amin'ny IBM Quantum Lab.
Inona ny atao hoe Quantum Computing?
Quantum computing dia sampan'ny siansa informatika izay mifantoka amin'ny fampivelarana ny teknolojia informatika amin'ny fampiasana hevitra avy amin'ny teoria quantum.
Manararaotra ny fahaiza-manaon'ny singa subatomika amin'ny fotoana mitovy amin'ny fanjakana maro, toy ny 0 sy 1.
Izy ireo dia afaka manodina angona betsaka kokoa noho ny ordinatera mahazatra.
Amin'ny fizotran'ny computing quantum, ny qubit dia atao amin'ny fampiasana ny toetran'ny zavatra iray. Ny ampahany manan-danja amin'ny informatika quantum dia qubits.
Izy ireo dia manao asa mitovy amin'ny bits amin'ny informatika mahazatra amin'ny computing quantum, saingy tsy mitovy ny fihetsik'izy ireo. Ny computing quantum dia sehatra nipoitra tamin'ny taona 1980.
Avy eo dia hita fa ny algorithm quantum dia mahomby kokoa amin'ny fanaovana asa amin'ny ordinatera sasany noho ny mitovy aminy.
Superposition sy entanglement, hevitra roa avy amin'ny fizika quantum, no fototra iorenan'ireo supercomputers ireo.
Raha ampitahaina amin'ny ordinatera mahazatra, ny solosaina quantum dia afaka manao ny baikon'ny asa amin'izao fotoana izao haingana kokoa nefa mandany angovo kely kokoa.
Tsy maintsy miroso amin'ny fampandehanana ny solosaina quantum isika mba hahatakarana azy tanteraka. Andeha isika hanomboka izao.
Ahoana marina ny fiasan'ny ordinatera quantum?
Raha ampitahaina amin'ny ordinatera mahazatra mahazatra antsika, ny ordinatera quantum dia manatona famahana olana amin'ny fomba hafa. Ho an'ny asa sasany, ny solosaina quantum dia aleo kokoa noho ny mahazatra amin'ny fomba maro.
Ny fahafahan'izy ireo misy any amin'ny fanjakana maro indray mandeha no heverina ho antony. Amin'ny lafiny iray, ny ordinatera mahazatra dia tsy azo atao afa-tsy amin'ny fanjakana tokana indray mandeha.
Misy hevi-dehibe telo tsy maintsy takarinao mba hahatakarana ny fomba fiasan'ny ordinatera quantum:
- Superposition.
- Fifandirana.
- Fanelingelenana.
petaho takela
Ny bits dia singa fototra amin'ny ordinatera nentim-paharazana. Quantum bits, na Qubits, no singa fototra amin'ny ordinatera quantum.
Amin'ny ankapobeny, ny bitika quantum dia miasa amin'ny fomba hafa. Ny bit mimari-droa, indraindray fantatra amin'ny hoe bit nentim-paharazana, dia switch izay mety ho 0 na 1.
Mahazo ny toetran'ny bit amin'izao fotoana izao isika rehefa mandrefy azy. Ny Qubits dia maningana amin'izany. Ny Qubits dia azo oharina amin'ny zana-tsipìka manondro amin'ny lafiny telo.
Ao anatin'ny fepetra 0 izy ireo raha manondro ambony. Ao amin'ny fanjakana 1 izy ireo raha manondro midina. Toy izany koa ny bitika klasika.
Na izany aza, afaka misafidy ny ho ao amin'ny fanjakana superposition ihany koa izy ireo.
Ny zana-tsipìka dia ao amin'ny toe-javatra izay manondro azy amin'ny lalana hafa. Ny superposition ny 0 sy 1 dia miteraka amin'io fanjakana io. Ny Qubit dia mbola hamokatra 1 na 0 ho vokatra rehefa refesina.
Na izany aza, ny fiorenan'ny zana-tsipìka dia mamaritra ny mety hitranga.
Azo inoana fa hahazo 1 ianao raha manondro midina indrindra ny zana-tsipìka ary 0 raha manondro ambony indrindra.
Hanana 50% vintana handresy ny tsirairay ianao raha eo afovoany ny zana-tsipìka. Raha fintinina dia superposition izany.
fisafotofotoana
Ny bits ao amin'ny ordinatera mahazatra dia tsy miankina amin'ny tsirairay. Ny toetry ny bit iray dia tsy misy fiantraikany amin'ny toetry ny bit iray hafa.
Ny qubits amin'ny ordinatera quantum dia mety mifamatotra. Midika izany fa mitambatra ho fanjakana iray lehibe izy ireo.
Ho fanoharana, diniho ny qubit roa izay ao amin'ny fanjakana superposition isan-karazany nefa mbola tsy voafandrika. Amin'izao fotoana izao, ny mety ho azy ireo dia tsy miankina amin'ny tsirairay.
Rehefa mamatotra azy ireo isika dia tsy maintsy manary ireo probabilité tsy miankina ireo ary mamaritra ny mety ho an'ny fanjakana hafa rehetra azontsika andosirana, dia ny 00, 01, 10, ary 11.
Ovaina ny fizarana mety ho an'ny rafitra iray manontolo raha ovaina ny làlan'ny zana-tsipìka amin'ny qubit iray satria voafandrika ny qubits.
Very ny fahaleovantenan'ny qubits. Ny tsirairay amin'izy ireo dia singa iray amin'ny fanjakana mitovy. Na firy na firy qubit ianao dia mbola izany ihany.
Misy ny fitambaran'ny fanjakana 2n ho an'ny solosaina quantum misy n qubits.
Manana fizarana mety amin'ny fanjakana roa ianao, ohatra, ho an'ny qubit iray. Manana fizarana mety amin'ny fanjakana efatra ianao ho an'ny qubits roa, sns. Ny tena mampiavaka ny ordinatera klasika sy ny quantum dia ity.
Azonao atao ny mametraka solosaina mahazatra amin'ny toe-javatra tianao, fa iray ihany isaky ny mandeha. Ireo fanjakana rehetra ireo dia mety misy miaraka amin'ny ordinatera quantum ho superposition.
Ahoana no ahafahan'ny solosaina mandray soa avy amin'ny fahatongavana any amin'ireo fanjakana rehetra ireo indray mandeha? Miditra amin'io fotoana io ny singa farany amin'ny fitsabahana.
fitsabahan'ny
Azo ampiasaina hamaritana ny toetry ny qubit ny fiasa onja quantum.
Ny famaritana matematika fototra momba ny zava-drehetra ao amin'ny fizika quantum dia omen'ny onja miasa.
Rehefa qubits maro no voafandrika, dia atambatra ny fiasan'ny onjam-ny tsirairay mba hamoronana onja tokana izay mamaritra ny toetry ny ordinatera quantum.
Ny fitsabahana dia vokatry ny fampiarahana ireo asa onja ireo. Rehefa ampiarahina ny onja, dia mety hifanerasera sy hitambatra izy ireo mba hamoronana onja lehibe kokoa, toy ny ataon'ny ripples.
Afaka mifanerasera amin'ny fomba manimba koa izy ireo mba hifanandrina. Ny mety ho isan-karazany amin'ny fanjakana isan-karazany dia voafaritra amin'ny fiasan'ny onjam-n'ny ordinatera quantum.
Azontsika atao ny manova ny mety hisehoan'ny fanjakana sasany rehefa mandrefy ny solosaina quantum isika amin'ny alàlan'ny fanovana ny toetry ny qubits isan-karazany.
Na dia afaka misy amin'ny superpositions maromaro indray mandeha aza ny ordinatera quantum, ny fandrefesana dia manambara ny iray amin'ireo fanjakana ireo ihany.
Noho izany, raha mampiasa solosaina quantum mba hamitana asa kajy, dia ilaina ny fitsabahana manorina mba hampiakarana ny mety hahazoana ny valiny marina sy ny fitsabahana manimba mba hampihenana ny mety hahazoana valiny diso.
Ankehitriny, andao hanomboka amin'ny Qiskit.
Inona ny Qiskit?
Qiskit dia rafitra rindrambaiko vatsian'ny IBM natao hanamora ny fidirana amin'ny sehatry ny computing quantum.
Satria sarotra ny mahazo solosaina quantum, azonao atao ny mahazo iray amin'ny alàlan'ny mpamatsy rahona, toy ny IBM, amin'ny alàlan'ny boaty fitaovana Qiskit.
Azo alaina maimaim-poana izy io, ary misy ny kaody rehetra ao aminy loharano misokatra.
Misy ny boky fianarana an-tserasera izay mampianatra anao ny fototra rehetra momba ny fizika quantum, izay tena ilaina ho an'ireo izay tsy mahalala ny lohahevitra. Python dia ampiasaina hamolavola ny fitaovana Qiskit.
Noho izany, raha zatra amin'ny fiteny fandaharana Python ianao, dia ho fantatrao ny kaody maro.
Ny rafitra rindrambaiko dia mety ho an'ireo izay maniry izany mianatra momba ny computing quantum sady mahazo traikefa azo ampiharina.
Ny lafiny fototra indrindra amin'ny Qiskit dia ny fandehanana amin'ny dingana roa. Ny iray amin'ireo dingana dia ny dingana fananganana, izay hamoronantsika circuit quantum maromaro ary hampiasa ireo faritra ireo hamahana ny olana.
Avy eo, rehefa vita ny dingana fananganana na tonga amin'ny vahaolana, dia miroso amin'ny dingana manaraka isika, izay fantatra amin'ny anarana hoe execute stage, izay anandramantsika ny fampandehanana ny fananganana na ny vahaolana amin'ny backends isan-karazany (backend vector state, backend unitary, open. ASM backend), ary rehefa vita ny hazakazaka, dia manodina ny angon-drakitra ao amin'ny fananganana izahay ho an'ny vokatra tadiavina.
Manomboka amin'ny Qiskit
Ao amin'ny solosainao manokana na ny Jupyter Notebook izay ampian'ny IBM dia azonao atao ny mametraka izany eo an-toerana. Soraty ity kaody manaraka ity mba hametrahana eo an-toerana amin'ny solosaina Windows:
Mila misoratra anarana eto isika mba hidirana amin'ny token'ny API izay ahafahantsika mampiasa ny fitaovana quantum an'ny IBM, ary avy eo dia afaka manomboka miasa amin'ny tranokalan'ny orinasa. Azonao an-tsaina ny manao izany amin'ny alàlan'ny fampiasana Jupyter Notebook apetraka Qiskit mandeha an-tserasera.
Azonao atao ny miditra amin'izany amin'ny alàlan'ny fisafidianana ny mombamomba anao amin'ny menio eo amin'ny zoro havanana ambony amin'ny pejy, avy eo misafidy ny mombamomba ny kaonty. Azonao atao ny mahita ny mari-pamantarana API anao eo ambanin'ny fizarana momba ny mari-pamantarana API amin'ny endrika ***. Adika ary avy eo ampidirina amin'ity code manaraka ity:
Rehefa vita io kaody io dia ho voatahiry ao amin'ny solosainao ny mari-pamantarana API anao, ahafahanao mampiasa ny fitaovana quantum an'ny IBM. Ampidiro ireto manaraka ireto mba hamaritana raha manana fitaovana toy izany ianao:
Raha mandeha ny kaody voalaza etsy ambony, dia tokony ho afaka mampandeha kaody tsy amin'ny solosainao ihany ianao fa amin'ny alàlan'ny fandefasana ireo circontum quantum naorina amin'ny fitaovana quantum an'ny IBM ary mahazo valiny.
Noho izany, amin'ny fampiasana ny tranomboky circuits, afaka manomboka mamolavola ny algorithm quantum voalohany isika. Manomboka amin'ny fanafarana ireo fiankinan-doha tena ilaina avy amin'ny Qiskit ho ao anatin'ny tetikasanay izahay.
Avy eo dia manamboatra rejisitra quantum roa-qubit sy rejisitra mahazatra roa-bit izahay.
Koa ankehitriny dia manana rejisitra klasika sy rejisitra quantum isika. Amin'ny fampiasana ireo roa ireo dia afaka manangana ny fizaran-tany isika ary raha, amin'ny fotoana rehetra mandritra ny fanovana ny fizaran-tany, dia te-hanao sketch ny endrik'ilay circuit quantum ianao, dia soraty ity code manaraka ity:
Hitantsika avy amin'ny sary fa ny fizaran-tany dia misy bitika quantum roa sy bitika klasika roa.
Raha ny zava-misy dia tsy misy vavahady ity faritra ity, ka tsy mahaliana azy. Andeha isika hanamboatra ny faritra amin'ny alàlan'ny vavahady quantum. Toy ny klasika vavahady lojika (AND, OR vavahady) dia ho an'ny fizaran-tany nomerika mahazatra, vavahady quantum no singa fototra amin'ny circuit quantum.
Ny fampiharana ny vavahadin'i Hadamard amin'ny qubit voalohany no dingana voalohany amin'ny famoronana fikorontanana. Avy eo, amin'ny fampiasana ity kaody manaraka ity, dia hampiditra fandidiana x roa-qubit izahay:
Amin'izao fotoana izao, ireo mpandraharaha roa ireo dia efa nampiasaina tamin'ny fananganana ny circulation quantum, tonga ny fotoana handrefesana ny bitika quantum (qubits), raiso ireo fandrefesana ireo, ary tehirizina ao anaty bitika mahazatra. Andao hamorona ny kaody ilaina hanatanterahana izany:
Ny kisary eto ambany dia mampiseho ny firafitry ny faritra misy antsika:
Avy eo dia tsy maintsy atao amin'ny simulator solosaina mahazatra ny faritra. Vita ny circuit. Ary diniho ny vokatr'izany famonoana izany.
Tehirizina ao amin'ny fari-piainan'ny vokatra ny fampahalalana azo avy amin'ny fanatanterahana izany. Andao haneho ireo valiny ireo amin'ny fampiasana histograma.
Izany no mitranga rehefa mihazakazaka ny quantum circuit isika. Ho an'ny isa 00 sy 11 dia mahazo ny mety ho 50% eo ho eo. Namboarina ny fizaran-tseraseranao voalohany. Arahabaina!
Fampiharana ny Qiskit Quantum Computing
Qiskit Finance
Famoriam-bola sy fampiharana demonstrative no atolotry ny Qiskit Finance. Anisan'izany ny mpandika teny Ising ho an'ny fanatsarana ny portfolio, mpamatsy angon-drakitra ho an'ny angon-drakitra tena izy na kisendrasendra, ary ny fampiharana amin'ny vidin'ny safidy ara-bola isan-karazany na fanombanana ny loza mety hitranga.
Qiskit Nature
Apps toy ny miforitra proteinina sy rafitra elektronika/vibronika tohanan'ny Qiskit Nature ny kajy ho an'ny fanjakana mientanentana sy amin'ny tany.
Izy io dia manolotra ny ampahany rehetra ilaina amin'ny fampifandraisana ny kaody klasika ary mamadika ho azy amin'ny fanehoana samihafa ilain'ny ordinatera quantum.
Qiskit Machine Learning
atsangana hitondra fianarana milina fomba izay mampiasa azy ireo hamahana olana isan-karazany, toy ny regression sy ny fanasokajiana, dia nomen'ny Qiskit Machine Learning ary koa ny fototra quantum kernels sy quantum neural networks (QNNs) ho toy ny trano fanorenana.
Izy io koa dia mamela ny fampifandraisana ny QNNs amin'ny PyTorch amin'ny tanjona hampidirana singa quantum amin'ny asa mahazatra.
Qiskit Optimization
Ny Qiskit Optimization dia manolotra ny sehatra rehetra amin'ny serivisy fanatsarana, ao anatin'izany ny modely avo lenta amin'ny olana momba ny fanatsarana, ny fandikana mandeha ho azy ny olana amin'ny fanehoana ilaina isan-karazany, ary ny fanangonana fomba tsotra optimization.
Famaranana
Ho fehin-kevitra, na dia maharitra taona maro aza ny supercomputer haingana indrindra misy, ny solosaina quantum dia afaka manapaka haingana amin'ny fomba fanafenana ankehitriny.
Na dia eo aza ny zava-misy fa ny solosaina quantum dia afaka manapaka ny maro amin'ireo teknika fanafenana ampiasaina amin'izao fotoana izao, dia antenaina fa hamorona solon'ny hack-proof izy ireo.
Ny fanatsarana ny olana dia tanjaky ny solosaina quantum. Raha mila fanazavana fanampiny, tsidiho azafady Qiskit GitHub.
Leave a Reply