குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் என்பது பாரம்பரிய கணினிகளின் திறன்களுக்கு அப்பாற்பட்ட சிக்கல்களைத் தீர்க்க குவாண்டம் இயற்பியலைப் பயன்படுத்தும் ஒரு புதிய தொழில்நுட்பமாகும்.
பல நிறுவனங்கள் இப்போது பல்லாயிரக்கணக்கான டெவலப்பர்களுக்கு உண்மையான குவாண்டம் வன்பொருளைக் கிடைக்கச் செய்ய முயற்சிக்கின்றன, இது விஞ்ஞானிகள் மூன்று தசாப்தங்களுக்கு முன்பு மட்டுமே கனவு கண்ட ஒரு கருவியாகும்.
இதன் விளைவாக, எங்கள் பொறியாளர்கள் பெருகிய முறையில் சக்திவாய்ந்த சூப்பர் கண்டக்டிங் குவாண்டம் கணினிகளை அடிக்கடி பயன்படுத்துகின்றனர், இது உலகை மாற்றுவதற்கு தேவையான குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் வேகம் மற்றும் திறன் ஆகியவற்றிற்கு நம்மை நெருக்கமாக கொண்டு வருகிறது.
இந்த இடுகையில், நாம் இன்னும் விரிவாகப் பார்ப்போம் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் அதனுடன் இணைந்த கருவிகள் மற்றும் கட்டமைப்புகள், அத்துடன் அவை 2022 இல் இருக்கும்.
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் என்றால் என்ன?
இந்த சூப்பர் கம்ப்யூட்டர்கள் குவாண்டம் இயற்பியலின் இரண்டு அம்சங்களான சூப்பர்போசிஷன் மற்றும் என்டாங்கிள்மென்ட் கொள்கைகளின் அடிப்படையில் கட்டமைக்கப்பட்டுள்ளன. குவாண்டம் கணினிகள் இப்போது குறைந்த ஆற்றலைப் பயன்படுத்தும் போது பாரம்பரிய கணினிகளை விட வேகமான விகிதத்தில் பணிகளைச் செய்ய முடியும்.
1980 களில், குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் பகுதி எழுந்தது. சில கணினி பணிகளைத் தீர்ப்பதில் குவாண்டம் அல்காரிதம்கள் அவற்றின் வழக்கமான சமமானவற்றை விட திறமையானவை என்பது பின்னர் தெரியவந்தது.
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் என்பது கணினி அறிவியலின் ஒரு துறையாகும், இது குவாண்டம் கோட்பாடு கருத்துகளின் அடிப்படையில் கணினி தொழில்நுட்பத்தின் முன்னேற்றத்தில் கவனம் செலுத்துகிறது. 0 மற்றும் 1 போன்ற பல நிலைகளில் ஒரே நேரத்தில் இருக்கும் துணை அணுத் துகள்களின் அசாதாரண திறனை இது பயன்படுத்துகிறது. அவை சாதாரண கணினிகளை விட கணிசமான அளவு தரவுகளை செயலாக்கும் திறன் கொண்டவை.
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் செயல்பாடுகளில் குவிட்டை உருவாக்க ஒரு பொருளின் குவாண்டம் நிலை பயன்படுத்தப்படுகிறது. Qubits என்பது குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் அடிப்படை தரவு அலகுகள். குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கில், சாதாரண கம்ப்யூட்டிங்கில் பிட்கள் செய்யும் அதே வேலையைச் செய்கின்றன, ஆனால் அவை முற்றிலும் வித்தியாசமாக நடந்து கொள்கின்றன.
பாரம்பரிய பிட்கள் பைனரி மற்றும் 0 அல்லது 1 இன் நிலையை மட்டுமே பராமரிக்க முடியும், அதேசமயம் குவிட்கள் அனைத்து சாத்தியமான நிலைகளின் சூப்பர்போசிஷனையும் உள்ளடக்கும்.
குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கிற்கான சிறந்த கட்டமைப்புகள்
1. சர்க்
Cirq ஆனது Google இன் Quantum AI குழுவால் உருவாக்கப்பட்டது. குவாண்டம் கணினிகள் மற்றும் சிமுலேட்டர்களில் சோதிக்கப்படும் குவாண்டம் சுற்றுகளை வடிவமைக்கவும் மேம்படுத்தவும் இது பயன்படுகிறது. நிஜ வாழ்க்கையில் காணப்படுவதைப் போன்றே டெவலப்மெண்ட் சிமுலேட்டர்களை வழங்குவதால், சர்க் அற்புதமானது.
NISQ (இரைச்சல் இடைநிலை-அளவிலான குவாண்டம்) ஐச் சுற்றியுள்ள வன்பொருள் விவரங்கள் மூலம் நூலகம் செயல்படுகிறது என்பதை இது குறிக்கிறது, இதன் மூலம் அல்காரிதம் அல்லது சர்க்யூட் முடிந்ததும் உண்மையான குவாண்டம் கணினியில் இயக்க முடியும் என்பதை நாம் உறுதியாக நம்பலாம்.
இதன் விளைவாக, தகவமைப்பு மற்றும் வரிசைப்படுத்தக்கூடிய குவாண்டம் சுற்றுகளை உருவாக்க இது பயன்படுத்தப்படும் சாத்தியம் உள்ளது. இது இயங்கக்கூடிய அம்சங்களையும் கொண்டுள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, குவாண்டம் சுற்றுகள் மற்றும் உருவகப்படுத்துதல்களை இறக்குமதி செய்து ஏற்றுமதி செய்யும் மென்பொருள்.
திறந்த மூலமான குவாண்டம் கணினிகளை நிரலாக்கத்திற்கான ஒரு கட்டமைப்பு. சர்க் என்பது ஏ பைதான் குவாண்டம் கணினிகள் மற்றும் சிமுலேட்டர்களில் செயல்படுத்தும் முன் குவாண்டம் சர்க்யூட்களை உருவாக்கவும், கையாளவும் மற்றும் மேம்படுத்தவும் உங்களை அனுமதிக்கும் மென்பொருள் தொகுப்பு.
Cirq என்பது இன்றைய சத்தமில்லாத இடைநிலை அளவிலான குவாண்டம் கணினிகளைக் கையாள்வதற்கான ஒரு திறமையான சுருக்கமாகும், அங்கு அதிநவீன முடிவுகளை அடைவதற்கு வன்பொருள் தேவைகள் முக்கியமானவை.
அம்சங்கள்
- குவிட்களில் செயல்படும் வாயில்களில் இருந்து, குவாண்டம் சர்க்யூட்களை எப்படி வடிவமைப்பது என்பதை நீங்கள் கற்றுக் கொள்ளலாம். ஒரு கணம் என்றால் என்ன மற்றும் உங்கள் சிறந்த சுற்றுகளை உருவாக்க பல்வேறு செருகும் உத்திகள் உங்களுக்கு எப்படி உதவக்கூடும் என்பதை அறிக. புதிய மற்றும் மேம்படுத்தப்பட்ட சுற்றுகளை உருவாக்க, சுற்றுகளை வெட்டுவது மற்றும் பகடை செய்வது எப்படி என்பதை அறிக.
- தற்கால வன்பொருளில் ஒரு சர்க்யூட்டை செயல்படுத்த முடியுமா இல்லையா என்பதில் தொழில்நுட்ப கட்டுப்பாடுகள் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. Google இன் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் சேவையை எவ்வாறு நிரல் செய்வது மற்றும் இந்த வரம்புகளை நிவர்த்தி செய்ய சாதனங்களை எவ்வாறு உருவாக்குவது என்பதை அறிக.
- அலை செயல்பாடுகள் மற்றும் அடர்த்தி மெட்ரிக்குகள் இரண்டும் Cirq இல் உள்ளமைக்கப்பட்ட சிமுலேட்டர்களைக் கொண்டுள்ளன. மான்டே கார்லோ அல்லது முழு அடர்த்தி மேட்ரிக்ஸ் உருவகப்படுத்துதல்கள் சத்தமில்லாத குவாண்டம் சேனல்களை சமாளிக்க பயன்படுத்தப்படலாம்.
- கூகுளின் குவாண்டம் செயலிகளில் சோதனைகளைச் செயல்படுத்த, Cirq குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் சேவையுடன் ஒத்துழைக்கிறது.
2. திட்டம் கியூ
ETH சூரிச் ஒரு திறந்த மூல குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் மென்பொருள் கட்டமைப்பான ProjectQ ஐ உருவாக்கியது. இது ஒரு வலுவான மற்றும் நேரடியான வழங்குகிறது தொடரியல் பயனர்கள் பைத்தானில் குவாண்டம் பயன்பாடுகளை உருவாக்க. ProjectQ ஆனது இந்த ஸ்கிரிப்ட்களை எந்த வகையான பின்-இறுதியாகவும் மாற்ற முடியும், அது கிளாசிக்கல் கம்ப்யூட்டர் சிமுலேட்டராக இருந்தாலும் அல்லது குவாண்டம் செயலியாக இருந்தாலும் சரி.
ProjectQ ஆனது இந்த அப்ளிகேஷன்களை கிளாசிக்கல் கம்ப்யூட்டர் சிமுலேட்டர் அல்லது ஐபிஎம் குவாண்டம் எக்ஸ்பீரியன்ஸ் பிளாட்பார்ம் போன்ற குவாண்டம் செயலி போன்ற எந்த வகையான பின்-எண்டுகளுக்கும் மாற்றலாம்.
அம்சங்கள்
- ஐடி என்பது ஒரு உயர்நிலை நிரலாக்க மொழி குவாண்டம் நிரல்களுக்கு.
- இது ஒரு மட்டு மற்றும் மாற்றியமைக்கக்கூடிய கம்பைலரைக் கொண்டுள்ளது.
- இது பல ஹார்டுவேர் மற்றும் சாஃப்ட்வேர் பின்தளங்களையும் வழங்குகிறது.
- ஃபெர்மியோனிக் சிக்கல்களைத் தீர்ப்பதற்கான குவாண்டம் கணினி நூலகம் (ஃபெர்மிலிப்).
- IBM Quantum Experience chip, AQT சாதனங்கள், AWS Braket மற்றும் IonQ சேவை வழங்கும் சாதனங்கள் அனைத்தும் குவாண்டம் அல்காரிதம்களை இயக்க பயன்படுத்தப்படலாம்.
- சுருக்கத்தின் உயர் மட்டத்தில், குவாண்டம் நிரல்களை முன்மாதிரியாகக் கொள்ளலாம் (எ.கா., பெரிய ஆரக்கிள்களின் செயல்பாட்டைப் பிரதிபலிப்பது, அவற்றை குறைந்த-நிலை வாயில்களுக்குத் தொகுப்பதற்குப் பதிலாக)
- கிளாசிக்கல் கணினிகளில், குவாண்டம் புரோகிராம்களை உருவகப்படுத்தலாம்.
3. டென்சோஃப்ளோ குவாண்டம்
பைதான் கட்டமைப்பு டென்சர்ஃப்ளோ குவாண்டம் (TFQ) என்பது குவாண்டம் ஆகும் இயந்திர கற்றல். TFQ என்பது TensorFlow பயன்பாட்டு கட்டமைப்பாகும், இது குவாண்டம் அல்காரிதம் மற்றும் இயந்திர கற்றல் ஆராய்ச்சியாளர்களை Google இன் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் கட்டமைப்பை நேரடியாக TensorFlow இலிருந்து பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது.
டென்சர்ஃப்ளோ குவாண்டம் என்பது குவாண்டம் தரவு மற்றும் குவாண்டம் கிளாசிக்கல் ஹைப்ரிட் மாடல்களை உருவாக்குதல் ஆகியவற்றில் கவனம் செலுத்தும் ஒரு நிரலாகும். இது Cirq-வடிவமைக்கப்பட்ட குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் நுட்பங்கள் மற்றும் தர்க்கத்தை TensorFlow APIகளுடன் ஒருங்கிணைக்கிறது, மேலும் உயர் செயல்திறன் கொண்ட குவாண்டம் சர்க்யூட் சிமுலேட்டர்கள்
குவாண்டம் CNN (QCNN) போன்ற பாரம்பரிய மற்றும் கலப்பின மாதிரிகளை இயக்க TFQ கட்டமைப்பைப் பயன்படுத்தலாம். இதன் விளைவாக, பாரம்பரிய அணுகுமுறைகளைப் பயன்படுத்தி முன்னர் பதிலளிக்க முடியாத எந்தவொரு சிக்கலுக்கும் TFQ பயன்படுத்தப்படலாம். சில நிஜ உலக பிரச்சனைகளுக்கு பதிலளிக்க, குவாண்டம் அல்லது குவாண்டம் கிளாசிக்கல் ஹைப்ரிட் மாடல்களை உருவாக்க TFQ உடன் தொடங்கவும்.
அம்சங்கள்
- ஒரே கணக்கீட்டு நெட்வொர்க்கில் குவாண்டம் தரவுத்தொகுப்புகள், குவாண்டம் மாதிரிகள் மற்றும் வழக்கமான கட்டுப்பாட்டு அளவுருக்கள் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி டென்சர்களை உருவாக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் TFQ ஐப் பயன்படுத்தலாம்.
- குவாண்டம் தரவைச் சேமிக்க டென்சர்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன (எண்களின் பல பரிமாண வரிசை). குவாண்டம் தரவின் ஒவ்வொரு டென்சரும் ஒரு சர்க் குவாண்டம் சர்க்யூட் என விவரிக்கப்படுகிறது, இது பறக்கும்போது குவாண்டம் தரவை உருவாக்குகிறது.
- ஒரு குவாண்டத்தை முன்மாதிரி செய்ய ஆராய்ச்சியாளர் Cirq ஐப் பயன்படுத்தலாம் நரம்பு நெட்வொர்க் இது டென்சர்ஃப்ளோ கம்ப்யூட் வரைபடத்தில் பின்னர் சேர்க்கப்படும்.
- ஒரே நேரத்தில் பல குவாண்டம் சர்க்யூட்களைப் பயிற்றுவித்து செயல்படுத்தும் திறன் டென்சர்ஃப்ளோ குவாண்டத்தின் முக்கிய அம்சமாகும்.
4. உணர்தல்
பெர்செவல் என்பது ஃபோட்டானிக் குவாண்டம் கணினிகளை நிரலாக்க ஒரு திறந்த மூல கட்டமைப்பாகும், இது ஒரு பிரெஞ்சு வணிகமான பெர்செவால் உருவாக்கியது, இது ஒளி கையாளுதலின் அடிப்படையில் புதிய தலைமுறை குவாண்டம் கணினிகளை உருவாக்குவதில் கவனம் செலுத்துகிறது.
லீனியர் ஆப்டிகல் கூறுகளிலிருந்து சர்க்யூட்களை உருவாக்குதல், ஒற்றை-ஃபோட்டான் மூலங்களை வரையறுத்தல், ஃபோக் நிலைகளைக் கையாளுதல், குவாண்டம் உருவகப்படுத்துதல்களை இயக்குதல், வெளியிடப்பட்ட சோதனைத் தாள்களை மீண்டும் உருவாக்குதல் மற்றும் ஒரு எளிய பொருள் சார்ந்த பைதான் ஏபிஐ மூலம் புதிய தலைமுறை குவாண்டம் அல்காரிதம்களை பரிசோதித்தல் போன்ற கருவிகளை Perceval வழங்குகிறது.
குவாண்டம் ஃபோட்டானிக் சர்க்யூட்களை உருவாக்குவதற்கான துணைக் கருவியாக இருப்பதே இதன் குறிக்கோள் ஆகும் - அவற்றின் வடிவமைப்பை உருவகப்படுத்துதல் மற்றும் செம்மைப்படுத்துதல், சிறந்த மற்றும் உண்மையான நடத்தை இரண்டையும் மாதிரியாக்குதல் மற்றும் பின்தளங்களின் மூலம் அவற்றைக் கட்டுப்படுத்த தரப்படுத்தப்பட்ட இடைமுகத்தை வழங்குதல்.
ஹெச்பிசி கிளஸ்டர்களுக்கான பல மேம்பாடுகளுடன் உள்ளூர் டெஸ்க்டாப்பில் செயல்பட இது உகந்ததாக உள்ளது, மேலும் ஃபோட்டானிக் சர்க்யூட்களில் குவாண்டம் அல்காரிதம்களின் எண்ணியல் மற்றும் குறியீட்டு உருவகப்படுத்துதலுக்கான அதிநவீன பின்தளங்களுக்கான அணுகலை வழங்குகிறது.
அல்காரிதம்கள் மற்றும் சிக்கலான நேரியல் ஒளியியல் சுற்றுகளை உருவாக்க, நீங்கள் பல முன்னரே தயாரிக்கப்பட்ட கூறுகளையும் பயன்படுத்தலாம். நன்கு அறியப்பட்ட அல்காரிதம்களின் நூலகம் அணுகக்கூடியது, அத்துடன் அவற்றை எவ்வாறு பயன்படுத்துவது என்பது பற்றிய பாடங்களும்.
அல்காரிதம்களைச் சிறப்பாகச் செய்ய, சோதனைத் தரவோடு ஒப்பிட்டு, வெளியிடப்பட்ட வெளியீடுகளை மீண்டும் உருவாக்க, சோதனைகளைச் செயல்படுத்த சில வரிக் குறியீட்டைப் பயன்படுத்தலாம்.
அம்சங்கள்
- நேரியல் ஒளியியல் மற்றும் ஃபோட்டானிக் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கிற்கு முற்றிலும் அர்ப்பணிக்கப்பட்ட ஒரு வகையான கட்டிடக்கலை
- திட்டமானது சமூக பங்களிப்புகளை வரவேற்கும் மட்டு கட்டமைப்புடன் கூடிய திறந்த மூல திட்டமாகும்.
- முன் தயாரிக்கப்பட்ட கூறுகளின் ஒரு பெரிய நூலகத்தைப் பயன்படுத்தி, அல்காரிதம்கள் மற்றும் சிக்கலான நேரியல் ஒளியியல் சுற்றுகளை உருவாக்கவும். நன்கு அறியப்பட்ட அல்காரிதம்களின் நூலகம் அணுகக்கூடியது, அத்துடன் அவற்றை எவ்வாறு பயன்படுத்துவது என்பது பற்றிய பாடங்களும்.
- அல்காரிதங்களைச் சரிபார்த்து, அவற்றைச் சோதனைத் தரவுகளுடன் ஒப்பிட்டு, ஏற்கனவே உள்ள வெளியீடுகளை சில வரிகளில் நகலெடுக்கவும்.
- ஃபோட்டானிக் சுற்றுகளில் குவாண்டம் அல்காரிதம்களைப் பின்பற்ற, அதிநவீன பின்தளங்களைப் பயன்படுத்தவும். எண் மற்றும் குறியீட்டு செயல்திறன் இரண்டின் அடிப்படையில் உள்ளூர் டெஸ்க்டாப்பில் இயங்கும் வகையில் Perceval வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது, HPC கிளஸ்டர்களுக்கான பல மேம்பாடுகள்.
5. கிஸ்கிட்
அடுத்த தலைமுறை தொழில்நுட்பத்தைப் பற்றி பேசினால், ஐபிஎம் வழங்குவதற்கு ஏதாவது இருக்கும் என்பது எங்களுக்குத் தெரியும். அது நிச்சயமாக செய்கிறது. கிஸ்கிட் குவாண்டம் மென்பொருளை உருவாக்குவதற்கான திறந்த மூல தளமாகும்.
Qiskit என்பது IBM-ன் நிதியுதவி பெற்ற மென்பொருள் கட்டமைப்பாகும், இது பயனர்கள் எளிதாக அறிந்துகொள்ள உதவுகிறது குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங். குவாண்டம் கம்ப்யூட்டர்கள் கிடைப்பது கடினம் என்பதால், ஐபிஎம்மின் கிஸ்கிட் டூல்கிட் போன்ற கிளவுட் வழங்குநரைப் பயன்படுத்தி ஒன்றை அணுகலாம்.
இது பயன்படுத்த முற்றிலும் இலவசம், மேலும் அனைத்து குறியீடுகளும் உள்ளது திறந்த மூல. குவாண்டம் இயற்பியலின் அனைத்து அடிப்படைகளையும் உங்களுக்குக் கற்பிக்கும் ஆன்லைன் பாடப்புத்தகம் உள்ளது, இது பாடத்துடன் அறிமுகமில்லாத ஆரம்பநிலைக்கு மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும்.
குவாண்டம் கணினிகள் பருப்புகள், சுற்றுகள் மற்றும் பயன்பாட்டு தொகுதிகள் மட்டத்தில் பயன்படுத்தப்படலாம்.
அம்சங்கள்
- பல்வேறு நிலைகளில் உள்ள பயனர்கள் ஆராய்ச்சி மற்றும் பயன்பாட்டு மேம்பாட்டிற்காக Qiskit ஐப் பயன்படுத்தலாம், ஏனெனில் இது குவாண்டம் கேட்களின் முழுமையான தொகுப்பு மற்றும் முன் கட்டப்பட்ட சுற்றுகளின் வரம்புடன் வருகிறது.
- கிளவுட்-அடிப்படையிலான CPUகள், QPUகள் மற்றும் GPUகளில் குவாண்டம் பயன்பாடுகளை ஒருங்கிணைக்க Qiskit இயக்க நேரத்தைப் பயன்படுத்தலாம், அத்துடன் உண்மையான குவாண்டம் செயலிகளில் செயல்பாடுகளை இயக்கவும் திட்டமிடவும்.
- டிரான்ஸ்பைலர் Qiskit குறியீட்டை பின்தளத்தின் நேட்டிவ் கேட் தொகுப்பைப் பயன்படுத்தி திறமையான சர்க்யூட்டாக மாற்றுகிறது, இதனால் பயனர்கள் குறைந்தபட்ச உள்ளீடுகளுடன் எந்த குவாண்டம் செயலி அல்லது கட்டிடக்கலையையும் வடிவமைக்க அனுமதிக்கிறது.
தீர்மானம்
சுருக்கமாக, குவாண்டம் கணினிகள் இன்றைய குறியாக்க நுட்பங்களை குறுகிய காலத்தில் விரைவாக ஊடுருவ முடியும், அதேசமயம் அணுகக்கூடிய மிகப்பெரிய சூப்பர் கம்ப்யூட்டர் இப்போது பல ஆண்டுகள் எடுக்கும்.
குவாண்டம் கணினிகள் இன்றைய பல குறியாக்க திட்டங்களை சிதைக்கும் திறன் கொண்டவையாக இருந்தாலும், அவை ஹேக்-ப்ரூஃப் மாற்றுகளை உருவாக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. குவாண்டம் கணினிகள் தேர்வுமுறை சிக்கல்களைச் சமாளிப்பதில் அற்புதமானவை.
ஒரு பதில் விடவும்