Quantum computing hija teknoloġija ġdida li tuża l-fiżika kwantistika biex tindirizza kwistjonijiet li huma lil hinn mill-kapaċitajiet tal-kompjuters tradizzjonali.
Ħafna kumpaniji issa qed jippruvaw jagħmlu hardware quantum attwali disponibbli għal għexieren ta 'eluf ta' żviluppaturi, għodda li x-xjenzati ħolmu biss madwar tliet deċennji ilu.
Bħala riżultat, l-inġiniera tagħna ta 'spiss qed jużaw kompjuters quantum superkondutturi dejjem aktar b'saħħithom, li jressquna eqreb lejn il-veloċità u l-kapaċità tal-komputazzjoni kwantistika meħtieġa biex tinbidel id-dinja.
F'din il-kariga, nagħtu ħarsa aktar mill-qrib lejn komputazzjoni kwantistika u l-għodod u l-oqfsa li jmorru magħha, kif ukoll fejn se jkunu fl-2022.
X'inhu Quantum Computing?
Dawn is-superkompjuters huma mibnija fuq il-prinċipji tas-superpożizzjoni u t-tħabbil, li huma żewġ aspetti tal-fiżika kwantistika. Kompjuters quantum issa jistgħu jagħmlu ħidmiet b'rati li huma ordnijiet ta 'kobor aktar mgħaġġla minn kompjuters tradizzjonali filwaqt li jużaw ħafna inqas enerġija.
Fis-snin tmenin, qamet il-qasam tal-komputazzjoni kwantistika. Imbagħad ġie żvelat li l-algoritmi quantum kienu aktar effiċjenti mill-ekwivalenti konvenzjonali tagħhom biex isolvu ċerti kompiti tal-kompjuter.
Quantum computing hija dixxiplina tax-xjenza tal-kompjuter li tiffoka fuq l-avvanz tat-teknoloġija tal-kompjuter ibbażata fuq kunċetti tat-teorija kwantistika. Jagħmel użu mill-abbiltà straordinarja tal-partiċelli subatomiċi li jeżistu f'diversi stati f'daqqa, bħal 0 u 1. Huma kapaċi jipproċessaw ħafna aktar data minn kompjuters ordinarji.
L-istat quantum ta 'oġġett jintuża biex jinħoloq qubit f'operazzjonijiet ta' komputazzjoni quantum. Qubits huma l-unitajiet tad-dejta fundamentali tal-komputazzjoni kwantistika. Fil-komputazzjoni quantum, iservu l-istess xogħol li l-bits jagħmlu fl-informatika ordinarja, iżda jaġixxu b'mod pjuttost differenti.
Il-bits tradizzjonali huma binarji u jistgħu jżommu biss pożizzjoni ta' 0 jew 1, filwaqt li l-qubits jistgħu jinkludu superpożizzjoni tal-istati kollha possibbli.
L-Aħjar Oqfsa għall-Kompjuter Quantum
1. Ċirk
Cirq inbniet mit-tim Quantum AI ta' Google. Hija użata biex tiddisinja u ttejjeb ċirkwiti quantum li mbagħad jiġu ttestjati fuq kompjuters u simulaturi quantum. Cirq huwa meraviljuż peress li joffri simulaturi ta 'żvilupp li huma pjuttost simili għal dawk li jidhru fil-ħajja reali.
Dan jimplika li l-librerija taħdem permezz tad-dettalji tal-ħardwer madwar NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) sabiex inkunu ċerti li l-algoritmu jew iċ-ċirkwit jistgħu jitħaddmu fuq kompjuter quantum reali wara li jkun lest.
Bħala riżultat, għandu l-potenzjal li jiġi sfruttat biex joħloq ċirkwiti quantum adattivi u skjerati. Għandu wkoll karatteristiċi ta' interoperabbiltà. Softwer li jimporta u jesporta ċirkwiti quantum u simulazzjonijiet, pereżempju.
Qafas għall-ipprogrammar ta' kompjuters quantum li huma open-source. Cirq huwa a Python pakkett tas-software li jippermettilek toħloq, timmanipula, u tottimizza ċirkwiti quantum qabel tesegwixxihom fuq kompjuters u simulaturi quantum.
Cirq hija estrazzjoni effiċjenti biex tittratta l-kompjuters quantum storbjużi tal-lum fuq skala intermedja, fejn ir-rekwiżiti tal-hardware huma kritiċi biex jinkisbu riżultati avvanzati.
Karatteristiċi
- Minn gradi li joperaw fuq qubits, tista 'titgħallem kif tiddisinja ċirkwiti quantum. Tgħallem x'inhu Mument u kif diversi tattiċi ta 'inserzjoni jistgħu jgħinuk fil-kostruzzjoni taċ-ċirkwit ideali tiegħek. Tgħallem kif ċirkwiti slice u dadi sabiex toħloq ċirkwiti ġodda u mtejba.
- Ir-restrizzjonijiet tat-teknoloġija għandhom influwenza sinifikanti fuq jekk ċirkwit jistax jiġi implimentat jew le fuq ħardwer kontemporanju. Tgħallem kif tipprogramma s-Servizz tal-Kompjuter Quantum ta' Google u kif toħloq apparati biex jindirizzaw dawn il-limitazzjonijiet.
- Kemm il-funzjonijiet tal-mewġ kif ukoll il-matriċi tad-densità għandhom simulaturi integrati fiċ-Ċirq. Monte Carlo jew simulazzjonijiet ta 'matriċi ta' densità sħiħa jistgħu jintużaw biex jindirizzaw kanali quantum storbjużi.
- Biex tesegwixxi testijiet fuq il-proċessuri quantum ta' Google, Cirq jikkollabora ma' Quantum Computing Service.
2. ProġettQ
L-ETH Zurich ħolqot ProjectQ, arkitettura ta' softwer ta' kompjuters quantum open-source. Hija tipprovdi robusta u sempliċi sintassi għall-utenti biex joħolqu applikazzjonijiet quantum f'Python. ProjectQ jista 'mbagħad jikkonverti dawn l-iskripts għal kwalunkwe forma ta' back-end, kemm jekk huwa simulatur tal-kompjuter klassiku jew proċessur quantum.
ProjectQ jista 'mbagħad jikkonverti dawn l-applikazzjonijiet għal kwalunkwe tip ta' back-ends, bħal simulatur tal-kompjuter klassiku jew proċessur quantum, bħall-pjattaforma IBM Quantum Experience.
Karatteristiċi
- IT huwa ta 'livell għoli lingwa ta 'programmar għal programmi quantum.
- Għandu kompilatur modulari u adattabbli.
- Joffri wkoll numru ta 'backends ta' hardware u software.
- Librerija tal-kompjuter quantum (FermiLib) biex issolvi kwistjonijiet fermioniċi....
- Iċ-ċippa IBM Quantum Experience, l-apparati AQT, l-AWS Braket, u l-apparat ipprovdut mis-servizz IonQ kollha jistgħu jintużaw biex imexxu algoritmi quantum.
- F'livell ogħla ta 'estrazzjoni, programmi quantum jistgħu jiġu emulati (eż., jimitaw l-azzjoni ta' orakli kbar minflok jikkompilawhom għal gradi ta 'livell baxx)
- Fuq kompjuters klassiċi, programmi quantum jistgħu jiġu simulati.
3. Tensoflow Quantum
Il-qafas Python TensorFlow Quantum (TFQ) huwa għal quantum tagħlim magna. TFQ huwa qafas ta 'applikazzjoni TensorFlow li jippermetti lir-riċerkaturi tal-algoritmu quantum u tat-tagħlim tal-magni jużaw l-oqfsa tal-kompjuters quantum ta' Google direttament minn TensorFlow.
TensorFlow Quantum huwa programm li jiffoka fuq data quantum u l-ħolqien ta 'mudelli ibridi quantum-klassiċi. Tgħaqqad it-tekniki u l-loġika tal-komputazzjoni kwantistika ddisinjati minn Cirq ma' TensorFlow APIs, kif ukoll simulaturi ta' ċirkwit quantum ta' prestazzjoni għolja.
Il-qafas TFQ jista 'jintuża biex iħaddem mudelli kemm tradizzjonali kif ukoll ibridi, bħal Quantum CNN (QCNN). Bħala riżultat, TFQ jista 'jintuża għal kwalunkwe problema li qabel kienet impossibbli li tingħata risposta bl-użu ta' approċċi tradizzjonali. Biex twieġeb ċerti problemi tad-dinja reali, ibda b'TFQ biex toħloq mudelli ibridi quantum jew quantum-klassiċi.
Karatteristiċi
- Ir-riċerkaturi jistgħu jużaw it-TFQ biex joħolqu tensors bl-użu ta 'settijiet ta' data kwantistika, mudelli kwantiċi, u parametri ta 'kontroll konvenzjonali f'netwerk komputazzjoni wieħed.
- Tensors huma użati biex jaħżnu data quantum (firxa multi-dimensjonali ta 'numri). Kull tensor ta 'data quantum huwa deskritt bħala ċirkwit quantum Cirq li joħloq data quantum fuq il-fly.
- Ir-riċerkatur jista 'juża Cirq biex jipprototip ta' quantum newrali netwerk li se jiġu inklużi fi TensorFlow compute graph aktar tard.
- Il-kapaċità li fl-istess ħin titħarreġ u tesegwixxi bosta ċirkwiti quantum hija karatteristika ewlenija ta 'TensorFlow Quantum.
4. Jipperċepixxi
Perceval huwa qafas ta 'sors miftuħ għall-ipprogrammar ta' kompjuters quantum fotoniċi żviluppat minn Perceval, negozju Franċiż li jiffoka fuq il-bini ta 'ġenerazzjoni ġdida ta' kompjuters quantum ibbażati fuq manipulazzjoni tad-dawl.
Perceval joffri għodod għall-kompożizzjoni ta 'ċirkwiti minn komponenti ottiċi lineari, definizzjoni ta' sorsi ta 'foton wieħed, manipulazzjoni ta' stati Fock, tmexxija ta 'simulazzjonijiet quantum, riproduzzjoni ta' dokumenti sperimentali ppubblikati, u esperimentazzjoni b'ġenerazzjoni ġdida ta 'algoritmi quantum permezz ta' Python API sempliċi orjentat lejn l-oġġett.
L-għan tiegħu huwa li jkun għodda ta 'kumpann għall-kostruzzjoni ta' ċirkwiti fotoniċi quantum - biex jissimulaw u jirfinaw id-disinn tagħhom, jimmudellaw kemm l-imġieba ideali kif ukoll attwali, u joffri interface standardizzat biex jikkontrollahom permezz tal-kunċett ta 'backends.
Huwa ottimizzat biex jopera fuq desktop lokali, b'ħafna titjib għal clusters HPC, u jipprovdi aċċess għal backends sofistikati għal simulazzjoni numerika u simbolika ta 'algoritmi quantum fuq ċirkwiti fotoniċi.
Tista 'wkoll tutilizza numru wiesa' ta 'komponenti prefabbrikati biex toħloq algoritmi u ċirkwiti ottiċi lineari kkumplikati. Librerija ta' algoritmi magħrufa hija aċċessibbli, kif ukoll lezzjonijiet dwar kif tużahom.
Tista 'wkoll tuża ftit linji ta' kodiċi biex tesegwixxi esperimenti biex tirfina l-algoritmi, tqabbel ma 'dejta sperimentali, u terġa' toħloq pubblikazzjonijiet ippubblikati.
Karatteristiċi
- Arkitettura unika ddedikata għal kollox lejn l-ottika lineari u l-kompjuters quantum fotoniku
- Il-proġett huwa proġett open-source b'arkitettura modulari li tilqa' kontribuzzjonijiet tal-komunità.
- Bl-użu ta 'librerija enormi ta' komponenti prefabbrikati, oħloq algoritmi u ċirkwiti ottiċi lineari kkumplikati. Librerija ta' algoritmi magħrufa hija aċċessibbli, kif ukoll lezzjonijiet dwar kif tużahom.
- Esperimenta b'algoritmi biex tirfinahom, qabbilhom ma' data sperimentali, u tikkopja pubblikazzjonijiet eżistenti fi ftit linji ta' kodiċi.
- Biex timita algoritmi quantum fuq ċirkwiti fotoniċi, uża backends sofistikati. Perceval huwa ddisinjat biex jaħdem fuq desktop lokali f'termini kemm ta' prestazzjoni numerika kif ukoll simbolika, b'ħafna titjib għal clusters HPC.
5. Qiskit
Nafu li jekk qed nitkellmu dwar it-teknoloġija tal-ġenerazzjoni li jmiss, IBM se jkollha xi toffri. Ċertament jagħmel. QisKit hija pjattaforma open-source għall-iżvilupp ta' softwer quantum.
Qiskit huwa qafas ta' softwer iffinanzjat mill-IBM li jagħmilha aktar faċli għall-utenti biex jitgħallmu dwaru komputazzjoni kwantistika. Minħabba li l-kompjuters quantum huma diffiċli biex issibhom, tista 'tuża fornitur tal-cloud bħall-għodda Qiskit ta' IBM biex tikseb aċċess għal wieħed.
Huwa kompletament liberu li jintuża, u l-kodiċi kollu huwa sors miftuħ. Hemm ktieb online li jgħallem il-prinċipji fundamentali tal-fiżika kwantistika, li huwa utli ħafna għal dawk li jibdew li ma jkunux familjari mas-suġġett.
Kompjuters quantum jistgħu jintużaw fil-livell ta 'impulsi, ċirkwiti, u moduli ta' applikazzjoni.
Karatteristiċi
- Utenti ta 'livelli varji jistgħu jużaw Qiskit għar-riċerka u l-iżvilupp ta' applikazzjoni minħabba li jiġi ma 'kollezzjoni sħiħa ta' gradi quantum u firxa ta 'ċirkwiti mibnija minn qabel.
- Tista' tuża Qiskit Runtime biex tikkoordina applikazzjonijiet quantum fuq CPUs, QPUs, u GPUs ibbażati fuq cloud, kif ukoll tmexxi u tiskeda attivitajiet fuq proċessuri quantum attwali.
- It-transpiler jikkonverti l-kodiċi Qiskit f'ċirkwit effiċjenti li juża s-sett tal-bieb nattiv tal-backend, li jippermetti lill-utenti jiddisinjaw għal kwalunkwe proċessur jew arkitettura quantum b'inputs minimi.
konklużjoni
Fil-qosor, il-kompjuters quantum jistgħu jippenetraw malajr it-tekniki tal-kriptaġġ tal-lum f'perjodu qasir ta 'żmien, filwaqt li l-akbar superkompjuter aċċessibbli issa jieħu s-snin.
Minkejja l-fatt li l-kompjuters quantum se jkunu kapaċi jkissru ħafna mill-iskemi ta’ kriptaġġ tal-lum, huwa mistenni li jiżviluppaw alternattivi li ma jagħmlux ħsara lill-hack. Il-kompjuters quantum huma meraviljużi biex jindirizzaw kwistjonijiet ta 'ottimizzazzjoni.
Ħalli Irrispondi