Daptar eusi[Sumputkeun][Témbongkeun]
Komputasi kuantum nyaéta téknologi novél anu ngagunakeun fisika kuantum pikeun ngarengsekeun masalah anu di luar kamampuan komputer tradisional.
Seueur perusahaan ayeuna nyobian nyayogikeun hardware kuantum anu saleresna pikeun puluhan rébu pamekar, alat anu diimpikeun ku para ilmuwan sakitar tilu dekade ka pengker.
Hasilna, insinyur urang sering nyebarkeun komputer kuantum superkonduktor anu langkung kuat, ngadeukeutkeun urang kana laju komputasi kuantum sareng kapasitas anu diperyogikeun pikeun ngarobih dunya.
Dina tulisan ieu, urang bakal ningali langkung caket komputasi kuantum sareng alat sareng kerangka anu saluyu sareng éta, ogé dimana aranjeunna bakal aya dina 2022.
Naon Dupi Quantum Computing?
Superkomputer ieu diwangun dina prinsip superposisi sareng entanglement, anu mangrupikeun dua aspék fisika kuantum. Komputer kuantum ayeuna tiasa ngalakukeun tugas dina tingkat anu langkung ageung langkung gancang tibatan komputer tradisional bari ngagunakeun énergi anu langkung saeutik.
Dina 1980s, wewengkon komputasi kuantum timbul. Lajeng ieu wangsit yén algoritma kuantum éta leuwih efisien ti equivalents konvensional maranéhanana dina ngarengsekeun tugas komputer tangtu.
Komputasi kuantum mangrupikeun disiplin élmu komputer anu museurkeun kana kamajuan téknologi komputer dumasar kana konsép téori kuantum. Éta ngagunakeun kamampuan luar biasa partikel subatomik pikeun aya di sababaraha nagara sakaligus, sapertos 0 sareng 1. Éta sanggup ngolah data anu langkung ageung tibatan komputer biasa.
Kaayaan kuantum hiji barang dipaké pikeun nyieun qubit dina operasi komputasi kuantum. Qubits mangrupikeun unit data dasar tina komputasi kuantum. Dina komputasi kuantum, aranjeunna ngalayanan padamelan anu sami sareng bit dina komputasi biasa, tapi kalakuanana rada béda.
Bit tradisional nyaéta binér sareng ngan ukur tiasa ngajaga posisi 0 atanapi 1, sedengkeun qubit tiasa kalebet superposisi sadaya kaayaan anu mungkin.
Frameworks pangalusna pikeun Quantum Computing
1. Circq
Cirq diwangun ku tim Quantum AI Google. Éta dianggo pikeun ngarancang sareng ningkatkeun sirkuit kuantum anu teras diuji dina komputer kuantum sareng simulator. Cirq hebat pisan sabab nawiskeun simulator pangembangan anu sami sareng anu katingali dina kahirupan nyata.
Ieu ngandung harti yén perpustakaan jalan ngaliwatan rinci hardware sabudeureun NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) ku kituna urang bisa yakin yén algoritma atawa sirkuit bisa dijalankeun dina komputer kuantum nyata sanggeus éta réngsé.
Hasilna, éta boga potensi pikeun dieksploitasi pikeun nyieun sirkuit kuantum adaptif sarta deployable. Éta ogé gaduh fitur interoperabilitas. Parangkat lunak anu ngimpor sareng ngékspor sirkuit kuantum sareng simulasi, contona.
Kerangka pikeun program komputer kuantum anu open-source. Cirq nyaéta a Python pakét parangkat lunak anu ngamungkinkeun anjeun nyiptakeun, ngamanipulasi, sareng ngaoptimalkeun sirkuit kuantum sateuacan ngalaksanakeunana dina komputer kuantum sareng simulator.
Cirq mangrupikeun abstraksi anu éfisién pikeun ngatasi komputer kuantum skala panengah anu ribut ayeuna, dimana syarat hardware penting pikeun ngahontal hasil anu canggih.
Fitur
- Tina gerbang anu beroperasi dina qubit, anjeun tiasa diajar kumaha mendesain sirkuit kuantum. Diajar naon Moment sareng kumaha rupa-rupa taktik sisipan tiasa ngabantosan anjeun dina ngawangun sirkuit idéal anjeun. Diajar kumaha nyiksikan jeung dadu sirkuit guna nyieun sirkuit anyar jeung ningkat.
- Watesan téknologi gaduh pangaruh anu signifikan dina naha sirkuit tiasa dilaksanakeun dina hardware kontemporer. Diajar kumaha program Google Quantum Computing Service sareng kumaha cara nyiptakeun alat pikeun ngatasi watesan ieu.
- Kadua fungsi gelombang sareng matriks dénsitas gaduh simulator anu diwangun dina Cirq. Monte Carlo atawa simulasi matrix dénsitas pinuh bisa dipaké pikeun tackle saluran kuantum ribut.
- Pikeun ngaéksekusi tés dina prosesor kuantum Google, Cirq gawé bareng jeung Quantum Computing Service.
2. ProyékQ
ETH Zurich nyiptakeun ProjectQ, arsitéktur software komputasi kuantum open-source. Eta nyadiakeun mantap sarta lugas sintaksis pikeun pamaké nyieun aplikasi kuantum di Python. ProjectQ teras tiasa ngarobih skrip ieu kana bentuk naon waé back-end, naha éta simulator komputer klasik atanapi prosesor kuantum.
ProjectQ teras tiasa ngarobih aplikasi ieu kana sagala jinis back-end, sapertos simulator komputer klasik atanapi prosesor kuantum, sapertos platform IBM Quantum Experience.
Fitur
- IT nyaéta tingkat luhur basa program pikeun program kuantum.
- Éta gaduh kompiler modular sareng adaptable.
- Éta ogé nawiskeun sababaraha backends hardware sareng software.
- Perpustakaan komputer kuantum (FermiLib) pikeun ngarengsekeun masalah fermionik
- Chip Pangalaman Kuantum IBM, alat AQT, AWS Braket, sareng alat anu disayogikeun jasa IonQ sadayana tiasa dianggo pikeun ngajalankeun algoritma kuantum.
- Dina tingkat abstraksi nu leuwih luhur, program kuantum bisa ditiru (misalna, niru aksi oracles badag tinimbang compile aranjeunna ka gerbang-tingkat low)
- Dina komputer klasik, program kuantum tiasa disimulasi.
3. Kuantum Tensoflow
Kerangka Python TensorFlow Quantum (TFQ) kanggo kuantum learning mesin. TFQ mangrupikeun kerangka aplikasi TensorFlow anu ngamungkinkeun para peneliti algoritma kuantum sareng mesin diajar ngagunakeun kerangka komputasi kuantum Google langsung ti TensorFlow.
TensorFlow Quantum mangrupikeun program anu museurkeun kana data kuantum sareng nyiptakeun modél hibrida kuantum-klasik. Éta ngagabungkeun téknik komputasi kuantum anu dirancang Cirq sareng logika sareng API TensorFlow, ogé simulator sirkuit kuantum berprestasi tinggi.
Kerangka TFQ tiasa dianggo pikeun ngajalankeun modél tradisional sareng hibrida, sapertos Quantum CNN (QCNN). Hasilna, TFQ bisa dipaké pikeun sagala masalah anu saméméhna teu mungkin pikeun ngajawab ngagunakeun pendekatan tradisional. Pikeun ngajawab masalah dunya nyata tangtu, mimitian ku TFQ nyieun model hibrid kuantum atawa kuantum-klasik.
Fitur
- Panaliti tiasa nganggo TFQ pikeun nyiptakeun tensor nganggo set data kuantum, modél kuantum, sareng parameter kontrol konvensional dina jaringan komputasi tunggal.
- Tensors dipaké pikeun nyimpen data kuantum (Asép Sunandar Sunarya multi-diménsi angka). Unggal tensor data kuantum digambarkeun salaku sirkuit kuantum Cirq nu nyiptakeun data kuantum on laleur.
- Panalungtik tiasa nganggo Cirq pikeun prototipe kuantum jaringan neural anu bakal dilebetkeun kana grafik komputasi TensorFlow engké.
- Kapasitas pikeun ngalatih sareng ngaéksekusi sababaraha sirkuit kuantum sakaligus mangrupikeun fitur utama TensorFlow Quantum.
4. Percevel
Perceval mangrupikeun kerangka open-source pikeun program komputer kuantum fotonik anu dikembangkeun ku Perceval, usaha Perancis anu museurkeun kana ngawangun komputer kuantum generasi anyar dumasar kana manipulasi cahaya.
Perceval nawiskeun alat pikeun nyusun sirkuit tina komponén optik linier, ngahartikeun sumber foton tunggal, ngamanipulasi kaayaan Fock, ngajalankeun simulasi kuantum, reproduksi makalah eksperimen anu diterbitkeun, sareng ékspérimén sareng generasi anyar algoritma kuantum ngaliwatan API Python anu berorientasi obyék basajan.
Tujuanana nyaéta janten alat pendamping pikeun ngawangun sirkuit fotonik kuantum - pikeun simulasi sareng ngamurnikeun desainna, ngamodelkeun paripolah idéal sareng aktual, sareng nawiskeun antarbeungeut standarisasi pikeun ngontrolana ku anggapan backends.
Hal ieu dioptimalkeun pikeun beroperasi dina desktop lokal, kalawan loba perbaikan pikeun klaster HPC, jeung nyadiakeun aksés ka backends canggih pikeun simulasi numeris jeung simbolis tina algoritma kuantum dina sirkuit photonic.
Anjeun ogé tiasa ngagunakeun sajumlah ageung komponén prefabrikasi pikeun nyiptakeun algoritma sareng sirkuit optik linier rumit. Perpustakaan algoritma anu terkenal tiasa diaksés, ogé pelajaran ngeunaan cara ngagunakeunana.
Anjeun ogé tiasa nganggo sababaraha baris kode pikeun ngalaksanakeun ékspérimén pikeun nyaluyukeun algoritma, ngabandingkeun sareng data ékspérimén, sareng nyiptakeun deui publikasi anu diterbitkeun.
Fitur
- Arsitéktur hiji-of-a-kind dedicated sagemblengna nuju optik linier jeung komputasi kuantum fotonik
- Proyék éta mangrupikeun proyék open-source kalayan arsitéktur modular anu ngabagéakeun kontribusi masarakat.
- Ngagunakeun perpustakaan badag komponén prefabricated, nyieun algoritma jeung sirkuit optik linier pajeulit. Perpustakaan algoritma anu terkenal tiasa diaksés, ogé pelajaran ngeunaan cara ngagunakeunana.
- Ékspérimén sareng algoritma pikeun nyaluyukeunana, bandingkeun sareng data ékspérimén, sareng salin publikasi anu aya dina sababaraha baris kode.
- Pikeun niru algoritma kuantum dina sirkuit fotonik, paké backends canggih. Perceval dirancang pikeun ngajalankeun dina desktop lokal tina segi kinerja numerik sareng simbolis, kalayan seueur paningkatan pikeun klaster HPC.
5. Qiskit
Kami terang yén upami urang nyarioskeun téknologi generasi salajengna, IBM bakal gaduh anu ditawarkeun. Éta pasti. QisKit mangrupa platform open-source pikeun ngembangkeun software kuantum.
Qiskit mangrupikeun kerangka parangkat lunak anu dibiayaan ku IBM anu ngagampangkeun pangguna pikeun diajar komputasi kuantum. Kusabab komputer kuantum sesah didamel, anjeun tiasa nganggo panyadia awan sapertos toolkit Qiskit IBM pikeun kéngingkeun aksés kana hiji.
Éta bébas dianggo, sareng sadaya kodena open source. Aya buku ajar online anu ngajarkeun anjeun sadaya dasar fisika kuantum, anu mangpaat pisan pikeun pamula anu teu wawuh sareng subjek.
Komputer kuantum tiasa dianggo dina tingkat pulsa, sirkuit, sareng modul aplikasi.
Fitur
- Pamaké tina rupa-rupa tingkatan tiasa nganggo Qiskit pikeun panalungtikan sareng pamekaran aplikasi sabab hadir sareng koleksi lengkep gerbang kuantum sareng sajumlah sirkuit anu tos diwangun.
- Anjeun tiasa nganggo Qiskit Runtime pikeun ngoordinasikeun aplikasi kuantum dina CPU dumasar awan, QPU, sareng GPU, ogé ngajalankeun sareng ngajadwalkeun kagiatan dina prosesor kuantum anu saleresna.
- Transpiler ngarobah kode Qiskit kana sirkuit efisien ngagunakeun set gerbang asli backend nu, sahingga pamaké pikeun ngarancang pikeun sagala processor kuantum atawa arsitéktur kalawan inputs minimum.
kacindekan
Pikeun nyimpulkeun, komputer kuantum tiasa gancang nembus téknik énkripsi ayeuna dina waktos anu pondok, sedengkeun superkomputer anu paling ageung tiasa diaksés ayeuna butuh sababaraha taun.
Sanajan kanyataan yén komputer kuantum bakal sanggup cracking loba skéma enkripsi kiwari, diperkirakeun yén maranéhna bakal ngamekarkeun alternatif hack-bukti. Komputer kuantum hebat pisan dina ngarengsekeun masalah optimasi.
Leave a Reply