Kvant hisoblash - bu an'anaviy kompyuterlarning imkoniyatlaridan tashqarida bo'lgan muammolarni hal qilish uchun kvant fizikasidan foydalanadigan yangi texnologiya.
Ko'pgina kompaniyalar hozirgi kunda o'n minglab ishlab chiquvchilar uchun haqiqiy kvant uskunasini yaratishga harakat qilmoqdalar, bu vositani olimlar faqat o'ttiz yil oldin orzu qilgan.
Natijada, bizning muhandislarimiz tobora kuchayib borayotgan supero'tkazuvchi kvant kompyuterlarini tez-tez ishlatib, bizni dunyoni o'zgartirish uchun zarur bo'lgan kvant hisoblash tezligi va sig'imiga yaqinlashtirmoqda.
Ushbu postda biz batafsilroq ko'rib chiqamiz kvant hisoblash va u bilan birga keladigan vositalar va ramkalar, shuningdek, ular 2022 yilda qayerda bo'ladi.
Kvant hisoblash nima?
Ushbu superkompyuterlar kvant fizikasining ikki jihati bo'lgan superpozitsiya va chalkashlik tamoyillari asosida qurilgan. Kvant kompyuterlari endi vazifalarni an'anaviy kompyuterlarga qaraganda tezroq bajara oladi va kamroq energiya sarflaydi.
1980-yillarda kvant hisoblash sohasi paydo bo'ldi. Keyin ma'lum bo'ldiki, kvant algoritmlari ma'lum kompyuter vazifalarini hal qilishda ularning an'anaviy ekvivalentlariga qaraganda samaraliroqdir.
Kvant hisoblash - bu kvant nazariyasi tushunchalariga asoslangan kompyuter texnologiyalarini rivojlantirishga qaratilgan informatika fanidir. Bu subatomik zarrachalarning bir vaqtning o'zida 0 va 1 kabi bir nechta holatda bo'lish qobiliyatidan foydalanadi. Ular oddiy kompyuterlarga qaraganda ancha ko'p ma'lumotlarni qayta ishlashga qodir.
Buyumning kvant holati kvant hisoblash operatsiyalarida qubit yaratish uchun ishlatiladi. Qubitlar kvant hisoblashning asosiy ma'lumotlar birliklari hisoblanadi. Kvant hisoblashda ular oddiy hisoblashda bitlar bajaradigan vazifani bajaradi, lekin ular butunlay boshqacha harakat qilishadi.
An'anaviy bitlar ikkilikdir va faqat 0 yoki 1 pozitsiyasini saqlab turishi mumkin, kubitlar esa barcha mumkin bo'lgan holatlarning superpozitsiyasini o'z ichiga olishi mumkin.
Kvant hisoblash uchun eng yaxshi ramkalar
1. Taxminan
Cirq Google kompaniyasining Quantum AI jamoasi tomonidan qurilgan. U kvant sxemalarini loyihalash va takomillashtirish uchun ishlatiladi, ular keyinchalik kvant kompyuterlari va simulyatorlarda sinovdan o'tkaziladi. Cirq ajoyib, chunki u haqiqiy hayotda ko'rilganlarga juda o'xshash rivojlanish simulyatorlarini taklif qiladi.
Bu shuni anglatadiki, kutubxona NISQ (Shovqinli o'rta o'lchovli kvant) atrofidagi apparat detallari orqali ishlaydi, shuning uchun biz algoritm yoki sxema tugagandan so'ng haqiqiy kvant kompyuterida ishlashiga ishonch hosil qilishimiz mumkin.
Natijada, u moslashuvchan va joylashtiriladigan kvant sxemalarini yaratish uchun foydalanish imkoniyatiga ega. Shuningdek, u birgalikda ishlash xususiyatlariga ega. Masalan, kvant sxemalari va simulyatsiyalarini import qiluvchi va eksport qiluvchi dasturiy ta'minot.
Ochiq manbali kvant kompyuterlarini dasturlash uchun asos. Cirq - a Python Kvant sxemalarini kvant kompyuterlari va simulyatorlarda bajarishdan oldin yaratish, manipulyatsiya qilish va optimallashtirish imkonini beruvchi dasturiy ta'minot to'plami.
Cirq - bu zamonaviy shovqinli o'rta miqyosli kvant kompyuterlari bilan ishlash uchun samarali mavhumlik bo'lib, u erda eng zamonaviy natijalarga erishish uchun apparat talablari juda muhimdir.
Xususiyatlari
- Qubitlarda ishlaydigan eshiklardan siz kvant sxemalarini loyihalashni o'rganishingiz mumkin. Moment nima ekanligini va turli xil kiritish taktikalari sizning ideal sxemani yaratishda sizga qanday yordam berishi mumkinligini bilib oling. Yangi va takomillashtirilgan sxemalarni yaratish uchun zanjirlarni kesish va kesishni o'rganing.
- Texnologiya cheklovlari kontaktlarning zanglashiga olib kelishi mumkinmi yoki yo'qligiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Google'ning Kvant hisoblash xizmatini qanday dasturlash va ushbu cheklovlarni bartaraf etish uchun qurilmalarni qanday yaratishni bilib oling.
- Ikkala to'lqin funktsiyalari va zichlik matritsalari Cirqda o'rnatilgan simulyatorlarga ega. Shovqinli kvant kanallari bilan kurashish uchun Monte-Karlo yoki to'liq zichlikli matritsa simulyatsiyalaridan foydalanish mumkin.
- Google kvant protsessorlarida sinovlarni o'tkazish uchun Cirq Quantum Computing Service bilan hamkorlik qiladi.
2. ProjectQ
ETH Zurich ochiq manbali kvant hisoblash dasturiy ta'minot arxitekturasini ProjectQ yaratdi. Bu mustahkam va soddalikni ta'minlaydi Matnni sintaksisi rang foydalanuvchilar uchun Pythonda kvant ilovalarini yaratish. Keyin ProjectQ ushbu skriptlarni klassik kompyuter simulyatori yoki kvant protsessor bo'ladimi, istalgan shaklga o'zgartirishi mumkin.
Keyinchalik ProjectQ ushbu ilovalarni klassik kompyuter simulyatori yoki IBM Quantum Experience platformasi kabi kvant protsessorlari kabi har qanday orqa qismlarga aylantirishi mumkin.
Xususiyatlari
- IT yuqori darajali dasturlash tili kvant dasturlari uchun.
- U modulli va moslashuvchan kompilyatorga ega.
- Shuningdek, u bir qator apparat va dasturiy ta'minotni taqdim etadi.
- Fermiyonik masalalarni hal qilish uchun kvant kompyuter kutubxonasi (FermiLib).
- IBM Quantum Experience chipi, AQT qurilmalari, AWS Braket va IonQ xizmati tomonidan taqdim etilgan qurilmalar kvant algoritmlarini ishga tushirish uchun ishlatilishi mumkin.
- Abstraksiyaning yuqori darajasida kvant dasturlariga taqlid qilish mumkin (masalan, past darajadagi eshiklarga kompilyatsiya qilish o'rniga katta orakullarning harakatlarini taqlid qilish)
- Klassik kompyuterlarda kvant dasturlarini simulyatsiya qilish mumkin.
3. Tensoflow kvanti
Python ramkasi TensorFlow Quantum (TFQ) kvant uchun kompyuterni o'rganish. TFQ bu TensorFlow dastur tizimi boʻlib, kvant algoritmi va mashinani oʻrganish boʻyicha tadqiqotchilarga Google kvant hisoblash tizimidan toʻgʻridan-toʻgʻri TensorFlow’dan foydalanish imkonini beradi.
TensorFlow Quantum - bu kvant ma'lumotlariga va kvant-klassik gibrid modellarni yaratishga qaratilgan dastur. U Cirq tomonidan ishlab chiqilgan kvant hisoblash texnikasi va mantiqni TensorFlow API’lari, shuningdek, yuqori samarali kvant sxema simulyatorlari bilan birlashtiradi.
TFQ ramkasidan Quantum CNN (QCNN) kabi an'anaviy va gibrid modellarni ishlatish uchun foydalanish mumkin. Natijada, TFQ an'anaviy yondashuvlar yordamida ilgari javob berish imkonsiz bo'lgan har qanday muammo uchun ishlatilishi mumkin. Haqiqiy muammolarga javob berish uchun kvant yoki kvant-klassik gibrid modellarni yaratish uchun TFQ dan boshlang.
Xususiyatlari
- Tadqiqotchilar TFQ dan kvant ma’lumotlar to‘plami, kvant modellari va yagona hisoblash tarmog‘ida an’anaviy boshqaruv parametrlari yordamida tensorlarni yaratish uchun foydalanishlari mumkin.
- Tensorlar kvant ma'lumotlarini saqlash uchun ishlatiladi (ko'p o'lchovli raqamlar majmuasi). Kvant ma'lumotlarining har bir tensori kvant ma'lumotlarini tezda yaratadigan Cirq kvant sxemasi sifatida tavsiflanadi.
- Tadqiqotchi kvant prototipini yaratish uchun Cirq-dan foydalanishi mumkin neyron tarmoq keyinchalik TensorFlow hisoblash grafigiga kiritiladi.
- Bir vaqtning o'zida ko'plab kvant zanjirlarini o'rgatish va bajarish qobiliyati TensorFlow Quantumning asosiy xususiyati hisoblanadi.
4. Percevel
Perceval - bu yorug'lik manipulyatsiyasi asosida kvant kompyuterlarining yangi avlodini yaratishga qaratilgan frantsuz biznesi Perceval tomonidan ishlab chiqilgan fotonik kvant kompyuterlarini dasturlash uchun ochiq manbali ramka.
Perceval chiziqli optik komponentlardan sxemalar tuzish, bitta fotonli manbalarni aniqlash, Fok holatlarini boshqarish, kvant simulyatsiyalarini amalga oshirish, nashr etilgan eksperimental maqolalarni takrorlash va oddiy ob'ektga yo'naltirilgan Python API orqali kvant algoritmlarining yangi avlodi bilan tajriba o'tkazish uchun vositalarni taklif etadi.
Uning maqsadi kvant fotonik sxemalarini qurish uchun yordamchi vosita bo'lish - ularning dizaynini simulyatsiya qilish va takomillashtirish, ideal va haqiqiy xatti-harakatlarni modellashtirish va ularni orqa tomonlar tushunchasi orqali boshqarish uchun standartlashtirilgan interfeysni taklif qilishdir.
U mahalliy ish stolida ishlash uchun optimallashtirilgan bo'lib, HPC klasterlari uchun ko'plab yaxshilanishlar mavjud va fotonik sxemalarda kvant algoritmlarini raqamli va ramziy simulyatsiya qilish uchun murakkab orqa qismlarga kirishni ta'minlaydi.
Algoritmlar va murakkab chiziqli optik sxemalarni yaratish uchun siz ko'p sonli tayyor komponentlardan foydalanishingiz mumkin. Taniqli algoritmlar kutubxonasi va ulardan foydalanish bo'yicha darslar mavjud.
Algoritmlarni nozik sozlash, eksperimental ma'lumotlar bilan solishtirish va chop etilgan nashrlarni qayta yaratish uchun tajribalarni bajarish uchun bir necha qator kodlardan ham foydalanishingiz mumkin.
Xususiyatlari
- To'liq chiziqli optika va fotonik kvant hisoblashga bag'ishlangan yagona arxitektura
- Loyiha ochiq manbali loyiha bo‘lib, modulli arxitekturaga ega bo‘lib, jamoat hissalarini olqishlaydi.
- Prefabrik komponentlarning ulkan kutubxonasidan foydalanib, algoritmlar va murakkab chiziqli optik sxemalarni yarating. Taniqli algoritmlar kutubxonasi va ulardan foydalanish bo'yicha darslar mavjud.
- Ularni nozik sozlash uchun algoritmlar bilan tajriba o'tkazing, ularni eksperimental ma'lumotlar bilan taqqoslang va mavjud nashrlarni bir necha qator kodlarda nusxalang.
- Fotonik sxemalarda kvant algoritmlarini taqlid qilish uchun murakkab orqa qismlardan foydalaning. Perceval HPC klasterlari uchun ko'plab yaxshilanishlar bilan raqamli va ramziy ishlash nuqtai nazaridan mahalliy ish stolida ishlash uchun mo'ljallangan.
5. Qiskit
Biz bilamizki, agar biz yangi avlod texnologiyalari haqida gapiradigan bo'lsak, IBM taklif qiladigan narsaga ega bo'ladi. Bu, albatta. QisKit kvant dasturiy ta'minotini ishlab chiqish uchun ochiq kodli platformadir.
Qiskit - bu IBM tomonidan moliyalashtirilgan dasturiy ta'minot tizimi bo'lib, u foydalanuvchilarga o'rganishni osonlashtiradi kvant hisoblash. Kvant kompyuterlarini topish qiyin bo'lgani uchun siz IBMning Qiskit asboblar to'plami kabi bulutli provayderdan biriga kirish huquqini qo'lga kiritishingiz mumkin.
Undan foydalanish mutlaqo bepul va barcha kodlar mavjud Ochiq manba. Kvant fizikasining barcha asoslarini o'rgatadigan onlayn darslik mavjud bo'lib, u mavzuni bilmagan yangi boshlanuvchilar uchun juda foydali.
Kvant kompyuterlaridan impulslar, sxemalar va amaliy modullar darajasida foydalanish mumkin.
Xususiyatlari
- Turli darajadagi foydalanuvchilar Qiskit-dan tadqiqot va ilovalarni ishlab chiqish uchun foydalanishlari mumkin, chunki u kvant eshiklarining to'liq to'plami va bir qator oldindan qurilgan sxemalar bilan birga keladi.
- Bulutga asoslangan protsessorlar, QPUlar va GPU'larda kvant ilovalarini muvofiqlashtirish, shuningdek, haqiqiy kvant protsessorlarida harakatlarni bajarish va rejalashtirish uchun Qiskit Runtime dan foydalanishingiz mumkin.
- Transpiler Qiskit kodini backendning mahalliy darvoza to'plamidan foydalangan holda samarali sxemaga aylantiradi, bu foydalanuvchilarga minimal kirishlar bilan har qanday kvant protsessor yoki arxitektura uchun dizayn qilish imkonini beradi.
Xulosa
Xulosa qilib aytadigan bo'lsak, kvant kompyuterlari qisqa vaqt ichida bugungi shifrlash texnikasiga tezda kirib borishi mumkin, holbuki, hozirda foydalanish mumkin bo'lgan eng katta superkompyuterga yillar kerak bo'ladi.
Kvant kompyuterlari bugungi kunda ko'plab shifrlash sxemalarini buzishga qodir bo'lishiga qaramay, ular xakerlikdan himoyalangan alternativalarni ishlab chiqishi kutilmoqda. Kvant kompyuterlari optimallashtirish muammolarini hal qilishda ajoyibdir.
Leave a Reply