Преглед садржаја[Сакрити][Прикажи]
Квантно рачунарство је нова технологија која користи квантну физику за решавање проблема који су изван могућности традиционалних рачунара.
Многе компаније сада покушавају да учине стварни квантни хардвер доступним десетинама хиљада програмера, алат о којем су научници само сањали пре три деценије.
Као резултат тога, наши инжењери често користе све моћније суправодљиве квантне рачунаре, приближавајући нас брзини и капацитету квантног рачунарства неопходним да се промени свет.
У овом посту ћемо детаљније погледати куантум цомпутинг и алате и оквире који иду уз то, као и где ће они бити 2022.
Шта је квантно рачунарство?
Ови суперкомпјутери су изграђени на принципима суперпозиције и преплитања, што су два аспекта квантне физике. Квантни рачунари сада могу да обављају задатке брзином која је за редове величине бржа од традиционалних рачунара, док користе далеко мање енергије.
Осамдесетих година прошлог века настала је област квантног рачунарства. Тада је откривено да су квантни алгоритми ефикаснији од својих конвенционалних еквивалената у решавању одређених рачунарских задатака.
Квантно рачунарство је дисциплина рачунарске науке која се фокусира на напредак рачунарске технологије засноване на концептима квантне теорије. Користи изванредну способност субатомских честица да постоје у неколико стања одједном, као што су 0 и 1. Оне су у стању да обраде знатно више података од обичних рачунара.
Квантно стање ставке се користи за креирање кубита у квантним рачунарским операцијама. Кубити су основне јединице података квантног рачунарства. У квантном рачунарству, они служе истом послу као и битови у обичном рачунарству, али се понашају сасвим другачије.
Традиционални битови су бинарни и могу да одржавају само позицију 0 или 1, док кубити могу укључивати суперпозицију свих могућих стања.
Најбољи оквири за квантно рачунарство
1. Цирк
Цирк је направио Гоогле-ов тим Куантум АИ. Користи се за дизајнирање и побољшање квантних кола која се затим тестирају на квантним рачунарима и симулаторима. Цирк је фантастичан јер нуди развојне симулаторе који су прилично слични онима који се виде у стварном животу.
Ово имплицира да библиотека ради свој пут кроз хардверске детаље који окружују НИСК (Ноиси Интермедиате-Сцале Куантум) тако да можемо бити сигурни да се алгоритам или коло може покренути на правом квантном рачунару након што се заврши.
Као резултат тога, има потенцијал да се искористи за стварање прилагодљивих и квантних кола које се могу применити. Такође има карактеристике интероперабилности. Софтвер који увози и извози квантна кола и симулације, на пример.
Оквир за програмирање квантних рачунара који су отвореног кода. Цирк је а Питон софтверски пакет који вам омогућава да креирате, манипулишете и оптимизујете квантна кола пре него што их извршите на квантним рачунарима и симулаторима.
Цирк је ефикасна апстракција за суочавање са данашњим бучним квантним рачунарима средње величине, где су хардверски захтеви критични за постизање врхунских резултата.
Карактеристике
- Од капија које раде на кубитима, можете научити како да дизајнирате квантна кола. Научите шта је Момент и како вам разне тактике уметања могу помоћи у изградњи вашег идеалног кола. Научите како да исечете кола да бисте креирали нова и побољшана кола.
- Технолошка ограничења имају значајан утицај на то да ли се коло може или не може имплементирати на савремени хардвер. Научите како да програмирате Гоогле-ову услугу квантног рачунарства и како да креирате уређаје за решавање ових ограничења.
- И таласне функције и матрице густине имају уграђене симулаторе у Цирк-у. Монте Карло или симулације пуне матрице густине могу се користити за решавање бучних квантних канала.
- Да би извршио тестове на Гоогле-овим квантним процесорима, Цирк сарађује са Куантум Цомпутинг Сервице.
2. ПројецтК
ЕТХ Зурицх је креирао ПројецтК, архитектуру софтвера за квантно рачунарство отвореног кода. Пружа робустан и једноставан синтакса за кориснике да креирају квантне апликације у Питхон-у. ПројецтК затим може да конвертује ове скрипте у било који облик бацк-енд-а, било да се ради о класичном рачунарском симулатору или квантном процесору.
ПројецтК затим може да конвертује ове апликације у било коју врсту бацк-енда, као што је класични рачунарски симулатор или квантни процесор, као што је ИБМ Куантум Екпериенце платформа.
Карактеристике
- ИТ је на високом нивоу програмски језик за квантне програме.
- Има модуларни и прилагодљив компајлер.
- Такође нуди бројне хардверске и софтверске позадине.
- Квантна компјутерска библиотека (ФермиЛиб) за решавање фермионских проблема
- ИБМ Куантум Екпериенце чип, АКТ уређаји, АВС Бракет и ИонК уређаји који пружају услуге могу се користити за покретање квантних алгоритама.
- На вишем нивоу апстракције, квантни програми се могу емулирати (нпр. опонашати радњу великих пророчишта уместо да их компајлирају на капије ниског нивоа)
- На класичним рачунарима могу се симулирати квантни програми.
3. Тенсофлов Куантум
Питхон фрамеворк ТенсорФлов Куантум (ТФК) је за квантне Машина учење. ТФК је оквир апликације ТенсорФлов који омогућава истраживачима квантног алгоритма и машинског учења да користе Гоогле-ове квантне рачунарске оквире директно из ТенсорФлов-а.
ТенсорФлов Куантум је програм који се фокусира на квантне податке и креирање квантно-класичних хибридних модела. Комбинује технике квантног рачунарства и логику које је дизајнирао Цирк са ТенсорФлов АПИ-јем, као и симулаторе квантних кола високих перформанси.
ТФК оквир се може користити за покретање и традиционалних и хибридних модела, као што је Куантум ЦНН (КЦНН). Као резултат тога, ТФК се може користити за било који проблем на који је раније било немогуће одговорити традиционалним приступима. Да бисте одговорили на одређене проблеме из стварног света, почните са ТФК-ом да бисте креирали квантне или квантно-класичне хибридне моделе.
Карактеристике
- Истраживачи могу да користе ТФК за креирање тензора користећи квантне скупове података, квантне моделе и конвенционалне параметре контроле у једној рачунарској мрежи.
- Тензори се користе за складиштење квантних података (вишедимензионални низ бројева). Сваки тензор квантних података је описан као Цирк квантно коло које ствара квантне податке у ходу.
- Истраживач може да користи Цирк за прототип кванта неуронска мрежа који ће касније бити укључен у ТенсорФлов рачунски граф.
- Способност истовременог тренирања и извршавања бројних квантних кола је главна карактеристика ТенсорФлов Куантум-а.
4. Перцевел
Перцевал је оквир отвореног кода за програмирање фотонских квантних рачунара који је развио Перцевал, француски бизнис који се фокусира на изградњу нове генерације квантних рачунара заснованих на манипулацији светлом.
Перцевал нуди алате за састављање кола од линеарних оптичких компоненти, дефинисање извора са једним фотоном, манипулисање Фоковим стањима, покретање квантних симулација, репродукцију објављених експерименталних радова и експериментисање са новом генерацијом квантних алгоритама преко једноставног објектно оријентисаног Питхон АПИ-ја.
Његов циљ је да буде пратећи алат за конструисање квантних фотонских кола — за симулацију и усавршавање њиховог дизајна, моделирање и идеалног и стварног понашања, и нудећи стандардизовани интерфејс за њихову контролу преко појма бацкенда.
Оптимизован је за рад на локалној радној површини, са многим побољшањима за ХПЦ кластере, и пружа приступ софистицираним позадинама за нумеричку и симболичку симулацију квантних алгоритама на фотонским колима.
Такође можете да користите велики број префабрикованих компоненти за креирање алгоритама и компликованих линеарних оптичких кола. Библиотека познатих алгоритама је доступна, као и лекције о томе како их користити.
Такође можете да користите неколико линија кода да бисте извршили експерименте да бисте фино подесили алгоритме, упоредили са експерименталним подацима и поново креирали објављене публикације.
Карактеристике
- Јединствена архитектура посвећена у потпуности линеарној оптици и фотонском квантном рачунарству
- Пројекат је пројекат отвореног кода са модуларном архитектуром која поздравља допринос заједнице.
- Користећи огромну библиотеку префабрикованих компоненти, креирајте алгоритме и компликована кола линеарне оптике. Библиотека познатих алгоритама је доступна, као и лекције о томе како их користити.
- Експериментишите са алгоритмима да бисте их фино подесили, упоредили их са експерименталним подацима и копирајте постојеће публикације у неколико редова кода.
- Да бисте емулирали квантне алгоритме на фотонским колима, користите софистициране позадине. Перцевал је дизајниран да ради на локалном десктопу у смислу нумеричких и симболичких перформанси, са многим побољшањима за ХПЦ кластере.
5. Кискит
Знамо да ако говоримо о технологији следеће генерације, ИБМ ће имати шта да понуди. Свакако да. КисКит је платформа отвореног кода за развој квантног софтвера.
Кискит је софтверски оквир који финансира ИБМ и који корисницима олакшава учење куантум цомпутинг. Пошто је до квантних рачунара тешко доћи, можете користити добављача у облаку као што је ИБМ-ов комплет алата Кискит да бисте добили приступ њему.
Потпуно је бесплатан за употребу, а сав код је Опен Соурце. Постоји онлајн уџбеник који вас учи свим основама квантне физике, што је веома корисно за почетнике који нису упознати са овом темом.
Квантни рачунари се могу користити на нивоу импулса, кола и апликативних модула.
Карактеристике
- Корисници различитих нивоа могу да користе Кискит за истраживање и развој апликација јер долази са комплетном колекцијом квантних капија и низом унапред изграђених кола.
- Можете да користите Кискит Рунтиме за координацију квантних апликација на ЦПУ-има, КПУ-овима и ГПУ-овима у облаку, као и за покретање и планирање активности на стварним квантним процесорима.
- Транспилер претвара Кискит код у ефикасно коло користећи изворни сет капија позадинског дела, омогућавајући корисницима да дизајнирају за било који квантни процесор или архитектуру са минималним улазима.
Zakljucak
Да резимирамо, квантни рачунари могу брзо да продру у данашње технике шифровања за кратко време, док највећем суперкомпјутеру који је сада доступан трају године.
Упркос чињеници да ће квантни рачунари бити способни да разбију многе данашње шеме шифровања, очекује се да ће развити алтернативе отпорне на хаковање. Квантни рачунари су фантастични у решавању проблема оптимизације.
Ostavite komentar