טיש פון קאָנטענץ[באַהאַלטן][ווייַזן]
קוואַנטום קאַמפּיוטינג איז אַ ראָמאַן טעכנאָלאָגיע וואָס ניצט קוואַנטום פיזיק צו אַדרעס ישוז וואָס זענען ווייַטער פון די קייפּאַבילאַטיז פון טראדיציאנעלן קאָמפּיוטערס.
פילע קאָמפּאַניעס זענען איצט טריינג צו מאַכן פאַקטיש קוואַנטום ייַזנוואַרג בנימצא צו טענס פון טויזנטער פון דעוועלאָפּערס, אַ געצייַג וואָס סייאַנטיס נאָר געחלומט וועגן דריי יאָרצענדלינג צוריק.
ווי אַ רעזולטאַט, אונדזער ענדזשאַנירז אָפט דיפּלייינג ינקריסינגלי שטאַרק סופּערקאַנדאַקטינג קוואַנטום קאָמפּיוטערס, ברענגען אונדז נעענטער צו די קוואַנטום קאַמפּיוטינג גיכקייַט און קאַפּאַציטעט נייטיק צו טוישן די וועלט.
אין דעם פּאָסטן, מיר וועלן נעמען אַ נעענטער קוק אין קוואַנטום קאַמפּיוטינג און די מכשירים און פראַמעוואָרקס וואָס קומען מיט אים, ווי געזונט ווי ווו זיי וועלן זיין אין 2022.
וואָס איז קוואַנטום קאַמפּיוטינג?
די סופּערקאַמפּיוטערז זענען געבויט אויף די פּרינסאַפּאַלז פון סופּערפּאָסיטיאָן און פאַרכאַפּונג, וואָס זענען צוויי אַספּעקץ פון קוואַנטום פיזיק. קוואַנטום קאָמפּיוטערס קענען איצט טאָן טאַסקס אין ראַטעס וואָס זענען אָרדערס פון מאַגנאַטוד פאַסטער ווי טראדיציאנעלן קאָמפּיוטערס בשעת ניצן פיל ווייניקער ענערגיע.
אין די 1980ער יארן איז אויפגעשטאנען די שטח פון קוואנטום קאמפיוטער. דערנאָך עס איז געווען גילוי אַז קוואַנטום אַלגערידאַמז זענען מער עפעקטיוו ווי זייער קאַנווענשאַנאַל יקוויוואַלאַנץ אין סאַלווינג זיכער קאָמפּיוטער טאַסקס.
קוואַנטום קאַמפּיוטינג איז אַ דיסציפּלין פון קאָמפּיוטער וויסנשאַפֿט וואָס פאָוקיסיז אויף די העכערונג פון קאָמפּיוטער טעכנאָלאָגיע באזירט אויף קוואַנטום טעאָריע קאַנסעפּס. עס ניצט די אויסערגעוויינלעכע פעאיקייט פון סובאַטאָמישע פּאַרטיקאַלז צו עקזיסטירן אין עטליכע סטעיטס גלייכצייטיק, ווי למשל 0 און 1. זיי זענען ביכולת צו פארהאנדלען א סך מער דאטא ווי געוויינלעכע קאמפיוטערס.
די קוואַנטום שטאַט פון אַ נומער איז געניצט צו שאַפֿן אַ קווביט אין קוואַנטום קאַמפּיוטינג אַפּעריישאַנז. קווביטס זענען די פונדאַמענטאַל דאַטן וניץ פון קוואַנטום קאַמפּיוטינג. אין קוואַנטום קאַמפּיוטינג, זיי דינען די זעלבע אַרבעט וואָס ביטן טאָן אין פּראָסט קאַמפּיוטינג, אָבער זיי ביכייוו זיך גאַנץ אַנדערש.
טראַדיציאָנעל ביטן זענען ביינערי און קענען בלויז האַלטן אַ שטעלע פון 0 אָדער 1, כאָטש קוויץ קענען אַרייַננעמען אַ סופּערפּאָסיטיאָן פון אַלע מעגלעך שטאַטן.
בעסטער פראַמעוואָרקס פֿאַר קוואַנטום קאַמפּיוטינג
1. Circq
Cirq איז געבויט דורך Google ס קוואַנטום אַי מאַנשאַפֿט. עס איז געניצט צו פּלאַן און פֿאַרבעסערן קוואַנטום סערקאַץ וואָס זענען טעסטעד אויף קוואַנטום קאָמפּיוטערס און סימיאַלייטערז. Cirq איז פאַנטאַסטיש ווייַל עס אָפפערס אַנטוויקלונג סימיאַלייטערז וואָס זענען גאַנץ ענלעך צו די אין פאַקטיש לעבן.
דאָס ימפּלייז אַז די ביבליאָטעק אַרבעט זיין וועג דורך די ייַזנוואַרג דעטאַילס אַרום NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) אַזוי מיר קענען זיין זיכער אַז די אַלגערידאַם אָדער קרייַז קענען זיין לויפן אויף אַ פאַקטיש קוואַנטום קאָמפּיוטער נאָך עס איז פאַרטיק.
ווי אַ רעזולטאַט, עס האט די פּאָטענציעל צו זיין עקספּלויטאַד צו שאַפֿן אַדאַפּטיוו און דיפּלויאַבאַל קוואַנטום סערקאַץ. עס אויך האט ינטעראָפּעראַביליטי פֿעיִקייטן. א ווייכווארג וואָס ימפּאָרץ און עקספּאָרץ קוואַנטום סערקאַץ און סימיאַליישאַנז, למשל.
א פריימווערק פֿאַר פּראָגראַממינג קוואַנטום קאָמפּיוטערס וואָס זענען אָפֿן מקור. סירק איז אַ פּיטהאָן ווייכווארג פּעקל וואָס אַלאַוז איר צו שאַפֿן, מאַניפּולירן און אַפּטאַמייז קוואַנטום סערקאַץ איידער עקסאַקיוטינג זיי אויף קוואַנטום קאָמפּיוטערס און סימיאַלייטערז.
Cirq איז אַן עפעקטיוו אַבסטראַקציע פֿאַר האַנדלינג מיט הייַנט ס טומלדיק ינטערמידייט-וואָג קוואַנטום קאָמפּיוטערס, ווו ייַזנוואַרג רעקווירעמענץ זענען קריטיש פֿאַר דערגרייכן די לעצט רעזולטאַטן.
איינריכטונגען
- פֿון טויערן אַפּערייטינג אויף קווביטס, איר קענען לערנען ווי צו פּלאַן קוואַנטום סערקאַץ. לערנען וואָס אַ מאָמענט איז און ווי פאַרשידן ינסערשאַן טאַקטיק קען העלפֿן איר צו בויען דיין ידעאַל קרייַז. לערנען ווי צו שנייַדן און ביינדלעך סערקאַץ צו שאַפֿן נייַע און ימפּרוווד סערקאַץ.
- טעכנאָלאָגיע ריסטריקשאַנז האָבן אַ באַטייטיק השפּעה אויף צי אַ קרייַז קענען זיין ימפּלאַמענאַד אויף הייַנטצייַטיק ייַזנוואַרג אָדער נישט. לערנען ווי צו פּראָגראַם Google ס קוואַנטום קאַמפּיוטינג סערוויס און ווי צו שאַפֿן דעוויסעס צו אַדרעס די לימיטיישאַנז.
- ביידע כוואַליע פאַנגקשאַנז און געדיכטקייַט מאַטריץ האָבן געבויט-אין סימיאַלייטערז אין Cirq. מאַנטי קאַרלאָ אָדער פול געדיכטקייַט מאַטריץ סימיאַליישאַנז קענען זיין געוויינט צו מאַכנ טומלדיק קוואַנטום טשאַנאַלז.
- צו ויספירן טעסץ אויף Google ס קוואַנטום פּראַסעסערז, Cirq קאַלאַבערייט מיט קוואַנטום קאַמפּיוטינג סערוויס.
2. ProjectQ
ETH Zurich באשאפן ProjectQ, אַן אָפֿן-מקור קוואַנטום קאַמפּיוטינג ווייכווארג אַרקאַטעקטשער. עס גיט אַ שטאַרק און סטרייטפאָרווערד סינטאַקס פֿאַר יוזערז צו שאַפֿן קוואַנטום אַפּלאַקיישאַנז אין פּיטהאָן. ProjectQ קענען דעריבער גער די סקריפּס צו קיין פאָרעם פון צוריק-סוף, צי עס איז אַ קלאַסיש קאָמפּיוטער סימיאַלייטער אָדער אַ קוואַנטום פּראַסעסער.
ProjectQ קענען דעריבער גער די אַפּלאַקיישאַנז צו קיין סאָרט פון צוריק ענדס, אַזאַ ווי אַ קלאַסיש קאָמפּיוטער סימיאַלייטער אָדער אַ קוואַנטום פּראַסעסער, אַזאַ ווי די IBM Quantum Experience פּלאַטפאָרמע.
איינריכטונגען
- עס איז אַ הויך מדרגה פּראָגראַממינג שפּראַך פֿאַר קוואַנטום מגילה.
- עס האט אַ מאַדזשאַלער און אַדאַפּטאַבאַל קאַמפּיילער.
- עס אויך אָפפערס אַ נומער פון ייַזנוואַרג און ווייכווארג באַקענדז.
- א קוואַנטום קאָמפּיוטער ביבליאָטעק (FermiLib) פֿאַר סאַלווינג פערמיאָניק ישוז
- די IBM Quantum Experience שפּאָן, AQT דעוויסעס, AWS Braket און IonQ סערוויס-צוגעשטעלט דעוויסעס קענען אַלע זיין געוויינט צו לויפן קוואַנטום אַלגערידאַמז.
- אין אַ העכער מדרגה פון אַבסטראַקציע, קוואַנטום מגילה קענען זיין עמיאַלייטיד (למשל, מימיקינג די קאַמף פון גרויס אָראַקאַלז אַנשטאָט פון קאַמפּיילינג זיי צו נידעריק-מדרגה טויערן)
- אויף קלאַסיש קאָמפּיוטערס, קוואַנטום מגילה קענען זיין סימיאַלייטיד.
3. טענסאָפלאָוו קוואַנטום
די פּיטהאָן פריימווערק TensorFlow Quantum (TFQ) איז פֿאַר קוואַנטום מאַשין וויסן. TFQ איז אַ TensorFlow אַפּלאַקיישאַן פריימווערק וואָס אַלאַוז קוואַנטום אַלגערידאַם און מאַשין לערנען ריסערטשערז צו נוצן Google ס קוואַנטום קאַמפּיוטינג פראַמעוואָרקס גלייַך פֿון TensorFlow.
TensorFlow Quantum איז אַ פּראָגראַם וואָס פאָוקיסיז אויף קוואַנטום דאַטן און די שאַפונג פון קוואַנטום-קלאַסיש כייבריד מאָדעלס. עס קאַמביינז Cirq-דיזיינד קוואַנטום קאַמפּיוטינג טעקניקס און לאָגיק מיט TensorFlow APIs, ווי געזונט ווי הויך-פאָרשטעלונג קוואַנטום קרייַז סימיאַלייטערז.
די TFQ פריימווערק קענען זיין געוויינט צו לויפן ביידע טראדיציאנעלן און כייבריד מאָדעלס, אַזאַ ווי Quantum CNN (QCNN). ווי אַ רעזולטאַט, TFQ קענען זיין געוויינט פֿאַר קיין פּראָבלעם וואָס איז ביז אַהער אוממעגלעך צו ענטפֿערן מיט טראדיציאנעלן אַפּראָוטשיז. צו ענטפֿערן זיכער פאַקטיש-וועלט פּראָבלעמס, אָנהייבן מיט TFQ צו שאַפֿן קוואַנטום אָדער קוואַנטום-קלאַסיש כייבריד מאָדעלס.
איינריכטונגען
- רעסעאַרטשערס קענען נוצן TFQ צו שאַפֿן טענסער ניצן קוואַנטום דאַטאַסעץ, קוואַנטום מאָדעלס און קאַנווענשאַנאַל קאָנטראָל פּאַראַמעטערס אין אַ איין קאַמפּיוטיישאַנאַל נעץ.
- טענסאָרס זענען געניצט צו קראָם קוואַנטום דאַטן (אַ מולטי-דימענשאַנאַל מענגע פון נומערן). יעדער טענסאָר פון קוואַנטום דאַטן איז דיסקרייבד ווי אַ Cirq קוואַנטום קרייַז וואָס קריייץ קוואַנטום דאַטן אויף די פליען.
- דער פאָרשער קענען נוצן Cirq צו פּראָוטאַטייפּ אַ קוואַנטום נעוראַל נעץ וואָס וועט זיין אַרייַנגערעכנט אין אַ TensorFlow קאַמפּיוטע גראַפיק שפּעטער.
- די קאַפּאַציטעט צו קאַנקעראַנטלי באַן און ויספירן פילע קוואַנטום סערקאַץ איז אַ הויפּט שטריך פון TensorFlow קוואַנטום.
4. פּערסעוועל
פּערסעוואַל איז אַן אָפֿן-מקור פריימווערק פֿאַר פּראָגראַממינג פאָטאָניק קוואַנטום קאָמפּיוטערס דעוועלאָפּעד דורך פּערסעוואַל, אַ פראנצויזיש געשעפט פאָוקיסינג אויף בויען אַ נייַע דור פון קוואַנטום קאָמפּיוטערס באזירט אויף ליכט מאַניפּיאַליישאַן.
Perceval אָפפערס מכשירים פֿאַר קאַמפּאָוזינג סערקאַץ פון לינעאַר אָפּטיש קאַמפּאָונאַנץ, דיפיינינג איין-פאָטאָן קוואלן, מאַניפּיאַלייטינג פאָקק שטאַטן, לויפן קוואַנטום סימיאַליישאַנז, רעפּראָדוצירן ארויס יקספּערמענאַל צייטונגען און עקספּעראַמענטינג מיט אַ נייַע דור פון קוואַנטום אַלגערידאַמז דורך אַ פּשוט אָבדזשעקט-אָריענטיד פּיטהאָן אַפּי.
זיין ציל איז צו זיין אַ באַגלייטער געצייַג פֿאַר קאַנסטראַקטינג קוואַנטום פאָטאָניק סערקאַץ - פֿאַר סימיאַלייטינג און ראַפינירן זייער פּלאַן, מאָדעלינג ביידע ידעאַל און פאַקטיש נאַטור, און פאָרשלאָגן אַ סטאַנדערדייזד צובינד צו קאָנטראָלירן זיי דורך די באַגריף פון באַקענדז.
עס איז אָפּטימיזעד צו אַרבעטן אויף אַ היגע דעסקטאַפּ, מיט פילע ימפּרווומאַנץ פֿאַר HPC קלאַסטערז, און גיט אַקסעס צו סאַפיסטאַקייטיד באַקענדז פֿאַר נומעריקאַל און סימבאָליש סימיאַליישאַן פון קוואַנטום אַלגערידאַמז אויף פאָטאָניק סערקאַץ.
איר קענען אויך נוצן אַ ברייט נומער פון פּריפאַבריקייטיד קאַמפּאָונאַנץ צו שאַפֿן אַלגערידאַמז און קאָמפּליצירט לינעאַר אָפּטיק סערקאַץ. א ביבליאָטעק פון באַוווסט אַלגערידאַמז איז צוטריטלעך, ווי געזונט ווי לעקציעס ווי צו נוצן זיי.
איר קענט אויך נוצן אַ ביסל שורות פון קאָד צו ויספירן יקספּעראַמאַנץ צו פיין-טון אַלגערידאַמז, פאַרגלייַכן מיט יקספּערמענאַל דאַטן און ריקריייט ארויס אויסגאבעס.
איינריכטונגען
- א יינציק אַרקאַטעקטשער דעדאַקייטאַד לעגאַמרע צו לינעאַר אָפּטיקס און פאָטאָניק קוואַנטום קאַמפּיוטינג
- די פּרויעקט איז אַן אָפֿן-מקור פּרויעקט מיט אַ מאַדזשאַלער אַרקאַטעקטשער וואָס באַגריסן קהל קאַנטראַביושאַנז.
- ניצן אַ ריזיק ביבליאָטעק פון פּריפאַבריקייטיד קאַמפּאָונאַנץ, שאַפֿן אַלגערידאַמז און קאָמפּליצירט לינעאַר אָפּטיק סערקאַץ. א ביבליאָטעק פון באַוווסט אַלגערידאַמז איז צוטריטלעך, ווי געזונט ווי לעקציעס אויף ווי צו נוצן זיי.
- עקספּערימענט מיט אַלגערידאַמז צו פיין-טון זיי, פאַרגלייַכן זיי צו יקספּערמענאַל דאַטן און נאָכמאַכן יגזיסטינג אויסגאבעס אין עטלעכע שורות פון קאָד.
- צו עמיאַלייט קוואַנטום אַלגערידאַמז אויף פאָטאָניק סערקאַץ, נוצן סאַפיסטאַקייטיד באַקענדז. פּערסעוואַל איז דיזיינד צו לויפן אויף אַ היגע דעסקטאַפּ אין טערמינען פון ביידע נומעריק און סימבאָליש פאָרשטעלונג, מיט פילע ימפּרווומאַנץ פֿאַר HPC קלאַסטערז.
5. Qiskit
מיר וויסן אַז אויב מיר רעדן וועגן דער ווייַטער דור טעכנאָלאָגיע, IBM וועט האָבן עפּעס צו פאָרשלאָגן. עס אַוואַדע טוט. QisKit איז אַן אָפֿן-מקור פּלאַטפאָרמע פֿאַר דעוועלאָפּינג קוואַנטום ווייכווארג.
Qiskit איז אַן IBM-פאַנדאַד ווייכווארג פריימווערק וואָס מאכט עס גרינגער פֿאַר יוזערז צו לערנען וועגן קוואַנטום קאַמפּיוטינג. ווייַל קוואַנטום קאָמפּיוטערס זענען שווער צו קומען דורך, איר קענען נוצן אַ וואָלקן שפּייַזער ווי IBM's Qiskit טאָאָלקיט צו קריגן אַקסעס צו איינער.
עס איז גאָר פריי צו נוצן, און אַלע די קאָד איז עפענען מקור. עס איז אַן אָנליין לערנבוך וואָס לערנט איר אַלע די פאַנדאַמענטאַלז פון קוואַנטום פיזיק, וואָס איז זייער נוציק פֿאַר ביגינערז וואָס זענען נישט באַקאַנט מיט די טעמע.
קוואַנטום קאָמפּיוטערס קענען זיין געוויינט אויף די מדרגה פון פּאַלסיז, סערקאַץ און אַפּלאַקיישאַן מאַדזשולז.
איינריכטונגען
- יוזערז פון פאַרשידן לעוועלס קענען נוצן Qiskit פֿאַר פאָרשונג און אַפּלאַקיישאַן אַנטוויקלונג ווייַל עס קומט מיט אַ גאַנץ זאַמלונג פון קוואַנטום טויערן און אַ קייט פון פאַר-געבויט סערקאַץ.
- איר קענען נוצן Qiskit Runtime צו קאָואָרדאַנאַט קוואַנטום אַפּלאַקיישאַנז אויף וואָלקן-באזירט קפּוס, QPUs און GPUs, ווי געזונט ווי לויפן און פּלאַן אַקטיוויטעטן אויף פאַקטיש קוואַנטום פּראַסעסערז.
- דער טראַנספּילער קאַנווערץ Qiskit קאָד אין אַ עפעקטיוו קרייַז מיט די געבוירן טויער שטעלן פון די באַקענד, אַלאַוינג ניצערס צו פּלאַן פֿאַר קיין קוואַנטום פּראַסעסער אָדער אַרקאַטעקטשער מיט מינימום ינפּוץ.
סאָף
צו סאַמערייז, קוואַנטום קאָמפּיוטערס קענען געשווינד דורכנעמען הייַנט ס ענקריפּשאַן טעקניקס אין אַ קורץ צייט, כאָטש די גרעסטע סופּערקאַמפּיוטער בנימצא איצט נעמט יאָרן.
טראָץ דעם פאַקט אַז קוואַנטום קאָמפּיוטערס קענען קריכן פילע פון די הייַנט ס ענקריפּשאַן סקימז, עס איז דערוואַרט אַז זיי וועלן אַנטוויקלען כאַק-דערווייַז אַלטערנאַטיוועס. קוואַנטום קאָמפּיוטערס זענען פאַנטאַסטיש אין טאַקלינג אַפּטאַמאַזיישאַן ישוז.
לאָזן אַ ענטפֿערן