Iṣiro kuatomu jẹ imọ-ẹrọ aramada ti o nlo fisiksi kuatomu lati koju awọn ọran ti o kọja awọn agbara ti awọn kọnputa ibile.
Ọpọlọpọ awọn ile-iṣẹ ngbiyanju ni bayi lati ṣe ohun elo kuatomu gangan wa si ẹgbẹẹgbẹrun awọn olupilẹṣẹ, ohun elo kan ti awọn onimo ijinlẹ sayensi lá nikan ni bii ọdun mẹta sẹhin.
Bi abajade, awọn onimọ-ẹrọ wa nigbagbogbo n gbe awọn kọnputa kuatomu ti o lagbara pupọ sii, ti nmu wa sunmọ iyara iširo kuatomu ati agbara pataki lati yi agbaye pada.
Ninu ifiweranṣẹ yii, a yoo ṣe akiyesi diẹ sii iṣiroye titobi ati awọn irinṣẹ ati awọn ilana ti o lọ pẹlu rẹ, ati ibiti wọn yoo wa ni 2022.
Kini Quantum Computing?
Awọn supercomputers wọnyi ni a kọ sori awọn ipilẹ ti superposition ati entanglement, eyiti o jẹ apakan meji ti fisiksi kuatomu. Awọn kọnputa kuatomu le ṣe awọn iṣẹ ṣiṣe ni awọn oṣuwọn ti o jẹ awọn aṣẹ titobi yiyara ju awọn kọnputa ibile lọ lakoko lilo agbara ti o kere pupọ.
Ni awọn ọdun 1980, agbegbe ti iširo kuatomu dide. Lẹhinna o ṣafihan pe awọn algoridimu kuatomu ṣiṣẹ daradara diẹ sii ju awọn deede deede wọn ni ipinnu awọn iṣẹ ṣiṣe kọnputa kan.
Iṣiro kuatomu jẹ ibawi ti imọ-ẹrọ kọnputa ti o dojukọ ilosiwaju ti imọ-ẹrọ kọnputa ti o da lori awọn imọran imọ-jinlẹ kuatomu. O jẹ lilo agbara iyalẹnu ti awọn patikulu subatomic lati wa ni awọn ipinlẹ pupọ ni ẹẹkan, gẹgẹ bi 0 ati 1. Wọn lagbara lati sisẹ data pupọ diẹ sii ju awọn kọnputa lasan lọ.
Ipo kuatomu ti ohun kan ni a lo lati ṣẹda qubit ni awọn iṣẹ ṣiṣe iširo kuatomu. Qubits jẹ awọn ipin data ipilẹ ti iširo kuatomu. Ni iširo titobi, wọn sin iṣẹ kanna ti awọn die-die ṣe ni iširo lasan, ṣugbọn wọn huwa ni iyatọ.
Awọn die-die ti aṣa jẹ alakomeji ati pe o le ṣetọju ipo ti 0 tabi 1 nikan, lakoko ti awọn qubits le pẹlu ipo giga ti gbogbo awọn ipinlẹ ti o ṣeeṣe.
Awọn Ilana ti o dara julọ fun Iṣiro Kuatomu
1. Circq
Cirq jẹ itumọ nipasẹ ẹgbẹ Google's Quantum AI. O nlo lati ṣe apẹrẹ ati ilọsiwaju awọn iyika kuatomu ti o jẹ idanwo lẹhinna lori awọn kọnputa kuatomu ati awọn simulators. Cirq jẹ ikọja nitori pe o funni ni awọn simulators idagbasoke ti o jọra si awọn ti a rii ni igbesi aye gidi.
Eyi tumọ si pe ile-ikawe n ṣiṣẹ ọna rẹ nipasẹ awọn alaye ohun elo ti o yika NISQ (Noisy Intermediate-Scale Quantum) ki a le ni idaniloju pe algorithm tabi iyika le ṣee ṣiṣẹ lori kọnputa kuatomu gidi lẹhin ti o ti pari.
Bi abajade, o ni agbara lati ṣe ilokulo lati ṣẹda awọn iyika kuatomu ti nmu badọgba ati imuṣiṣẹ. O tun ni awọn ẹya interoperability. Sọfitiwia ti o gbe wọle ati gbejade awọn iyika kuatomu ati awọn iṣeṣiro, fun apẹẹrẹ.
Ilana fun siseto awọn kọnputa kuatomu ti o jẹ orisun-ìmọ. Cirq jẹ a Python package sọfitiwia ti o fun ọ laaye lati ṣẹda, riboribo, ati iṣapeye awọn iyika kuatomu ṣaaju ṣiṣe wọn lori awọn kọnputa kuatomu ati awọn simulators.
Cirq jẹ abstraction ti o munadoko fun ṣiṣe pẹlu awọn kọnputa agbedemeji agbedemeji alariwo oni, nibiti awọn ibeere ohun elo ṣe pataki fun wiwa awọn abajade gige-eti.
Awọn ẹya ara ẹrọ
- Lati awọn ẹnu-ọna ti n ṣiṣẹ lori awọn qubits, o le kọ ẹkọ bi o ṣe le ṣe apẹrẹ awọn iyika kuatomu. Kọ ẹkọ kini akoko kan jẹ ati bii ọpọlọpọ awọn ilana fifi sii le ṣe iranlọwọ fun ọ ni kikọ Circuit pipe rẹ. Kọ ẹkọ bi o ṣe le ge ati awọn iyika si ṣẹ lati le ṣẹda awọn iyika tuntun ati ilọsiwaju.
- Awọn ihamọ imọ-ẹrọ ni ipa pataki lori boya tabi ko le ṣe imuse Circuit kan lori ohun elo imusin. Kọ ẹkọ bii o ṣe le ṣe eto Iṣẹ Iṣiro Quantum Google ati bii o ṣe le ṣẹda awọn ẹrọ lati koju awọn idiwọn wọnyi.
- Mejeeji awọn iṣẹ igbi ati awọn matiri iwuwo ni awọn simulators ti a ṣe sinu Cirq. Monte Carlo tabi awọn iṣeṣiro matrix iwuwo ni kikun le ṣee lo lati koju awọn ikanni kuatomu alariwo.
- Lati ṣiṣẹ awọn idanwo lori awọn ilana kuatomu Google, Cirq ṣe ifowosowopo pẹlu Iṣẹ Iṣiro Kuatomu.
2. ProjectQ
ETH Zurich ṣẹda ProjectQ, ṣiṣi-orisun kuatomu iširo sọfitiwia faaji. O pese a logan ati ki o qna isopọ fun awọn olumulo lati ṣẹda awọn ohun elo kuatomu ni Python. ProjectQ le lẹhinna yi awọn iwe afọwọkọ wọnyi pada si eyikeyi iru ti ẹhin-ipari, boya o jẹ simulator kọnputa kilasika tabi ero isise kuatomu kan.
ProjectQ le ṣe iyipada awọn ohun elo wọnyi si eyikeyi iru awọn ipari-pada, gẹgẹbi ẹrọ afọwọṣe kọnputa kilasika tabi ero isise kuatomu, gẹgẹbi pẹpẹ Iriri kuatomu IBM.
Awọn ẹya ara ẹrọ
- IT jẹ ipele giga ede siseto fun kuatomu eto.
- O ni a apọjuwọn ati ki o adaptable alakojo.
- O tun nfun ni nọmba kan ti hardware ati software backends.
- Ile ikawe kọnputa kuatomu (FermiLib) fun yanju awọn ọran femionic
- Chirún Iriri kuatomu IBM, awọn ẹrọ AQT, AWS Braket, ati awọn ẹrọ ti a pese iṣẹ IonQ ni gbogbo wọn le ṣee lo lati ṣiṣe awọn algoridimu kuatomu.
- Ni ipele ti o ga julọ ti abstraction, awọn eto kuatomu le ṣe afarawe (fun apẹẹrẹ, ṣiṣafarawe iṣe ti awọn oracle nla dipo kikojọ wọn si awọn ẹnu-ọna kekere)
- Lori awọn kọnputa kilasika, awọn eto kuatomu le jẹ afarawe.
3. Tensoflow kuatomu
Ilana Python TensorFlow Quantum (TFQ) wa fun kuatomu imudani ẹrọ. TFQ jẹ ilana ohun elo TensorFlow ti o fun laaye kuatomu algorithm ati awọn oniwadi ikẹkọ ẹrọ lati lo awọn ilana ṣiṣe iṣiro kuatomu Google taara lati TensorFlow.
TensorFlow Quantum jẹ eto ti o dojukọ data kuatomu ati ṣiṣẹda awọn awoṣe arabara kilasika kuatomu. O dapọ mọ awọn imọ-ẹrọ iširo kuatomu ti a ṣe apẹrẹ Cirq ati ọgbọn pẹlu awọn API TensorFlow, bakanna bi awọn simulators kuatomu Circuit iṣẹ ṣiṣe giga.
Ilana TFQ le ṣee lo lati ṣiṣẹ mejeeji ti aṣa ati awọn awoṣe arabara, gẹgẹbi kuatomu CNN (QCNN). Bi abajade, TFQ le ṣee lo fun eyikeyi iṣoro ti ko ṣee ṣe tẹlẹ lati dahun nipa lilo awọn isunmọ aṣa. Lati dahun awọn iṣoro gidi-aye kan, bẹrẹ pẹlu TFQ lati ṣẹda kuatomu tabi kuatomu-kilasika awọn awoṣe arabara.
Awọn ẹya ara ẹrọ
- Awọn oniwadi le lo TFQ lati ṣẹda awọn tenors nipa lilo awọn iwe data kuatomu, awọn awoṣe kuatomu, ati awọn aye iṣakoso aṣa ni nẹtiwọọki iṣiro kan.
- Awọn tensors ni a lo lati fipamọ data kuatomu (opo onisẹpo ti awọn nọmba). Kọọkan tensor ti kuatomu data ti wa ni apejuwe bi a Cirq kuatomu Circuit ti o ṣẹda kuatomu data lori awọn fly.
- Oluwadi naa le lo Cirq lati ṣe apẹrẹ kuatomu kan Nẹtiwọki ti nhu ti yoo wa ninu iyaworan TensorFlow kan nigbamii.
- Agbara lati ṣe ikẹkọ nigbakanna ati ṣiṣẹ ọpọlọpọ awọn iyika kuatomu jẹ ẹya pataki ti TensorFlow Quantum.
4. Percevel
Perceval jẹ ilana orisun-ìmọ fun siseto awọn kọnputa quantum photonic ti o dagbasoke nipasẹ Perceval, iṣowo Faranse kan ti o dojukọ lori kikọ iran tuntun ti awọn kọnputa kuatomu ti o da lori ifọwọyi ina.
Perceval nfunni awọn irinṣẹ fun kikọ awọn iyika lati awọn paati opiti laini, asọye awọn orisun fọto-ọkan, ifọwọyi awọn ipinlẹ Fock, ṣiṣe awọn iṣeṣiro kuatomu, ṣiṣatunṣe awọn iwe esiperimenta ti a tẹjade, ati ṣiṣe idanwo pẹlu iran tuntun ti awọn algoridimu kuatomu nipasẹ Python API ti o rọrun.
Ibi-afẹde rẹ ni lati jẹ ohun elo ẹlẹgbẹ fun kikọ awọn iyika photonic kuatomu - fun simulating ati isọdọtun apẹrẹ wọn, awoṣe mejeeji bojumu ati ihuwasi gangan, ati fifun ni wiwo idiwọn lati ṣakoso wọn nipasẹ imọran ti awọn ẹhin.
O ti wa ni iṣapeye lati ṣiṣẹ lori tabili tabili agbegbe, pẹlu ọpọlọpọ awọn imudara fun awọn iṣupọ HPC, ati pe o pese iraye si awọn ẹhin fafa fafa fun iṣiro nọmba ati aami ti awọn algoridimu kuatomu lori awọn iyika photonic.
O tun le lo nọmba jakejado ti awọn paati ti a ti ṣe tẹlẹ lati ṣẹda awọn algoridimu ati awọn iyika opiti laini idiju. Ile-ikawe ti awọn algoridimu ti a mọ daradara ni iraye si, ati awọn ẹkọ lori bii o ṣe le lo wọn.
O tun le lo awọn laini koodu diẹ lati ṣiṣẹ awọn idanwo lati ṣatunṣe awọn algoridimu ti o dara, ṣe afiwe pẹlu data idanwo, ati tun awọn atẹjade ti a tẹjade.
Awọn ẹya ara ẹrọ
- Itumọ faaji ọkan-ti-ọkan ti a ṣe igbẹhin patapata si awọn opiti laini ati ṣiṣe iṣiro kuatomu photonic
- Ise agbese na jẹ iṣẹ akanṣe orisun-ìmọ pẹlu faaji modular ti o ṣe itẹwọgba awọn ifunni agbegbe.
- Lilo ile-ikawe nla ti awọn paati ti a ti ṣe tẹlẹ, ṣẹda awọn algoridimu ati awọn iyika opiti laini idiju. Ile-ikawe ti awọn algoridimu ti a mọ daradara ni iraye si, ati awọn ẹkọ lori bii o ṣe le lo wọn.
- Ṣàdánwò pẹlu awọn algoridimu lati ṣatunṣe wọn daradara, ṣe afiwe wọn si data adanwo, ati daakọ awọn atẹjade to wa ni awọn laini koodu diẹ.
- Lati ṣe afarawe awọn algoridimu kuatomu lori awọn iyika photonic, lo awọn ẹhin ti o ni ilọsiwaju. Perceval jẹ apẹrẹ lati ṣiṣẹ lori tabili tabili agbegbe ni awọn ofin ti nọmba mejeeji ati iṣẹ ami, pẹlu ọpọlọpọ awọn imudara fun awọn iṣupọ HPC.
5. Qiskit
A mọ pe ti a ba n sọrọ nipa imọ-ẹrọ iran-tẹle, IBM yoo ni nkan lati funni. Dajudaju o ṣe. QisKit jẹ ipilẹ orisun-ìmọ fun idagbasoke sọfitiwia kuatomu.
Qiskit jẹ ilana sọfitiwia ti o ṣe inawo IBM ti o jẹ ki o rọrun fun awọn olumulo lati kọ ẹkọ nipa iṣiroye titobi. Nitoripe awọn kọnputa kuatomu nira lati wa nipasẹ, o le lo olupese awọsanma bii ohun elo irinṣẹ Qiskit ti IBM lati ni iraye si ọkan.
O jẹ ọfẹ ọfẹ lati lo, ati pe gbogbo koodu naa jẹ orisun orisun. Iwe ẹkọ ori ayelujara kan wa ti o kọ ọ gbogbo awọn ipilẹ ti fisiksi kuatomu, eyiti o wulo pupọ fun awọn olubere ti ko mọ koko-ọrọ naa.
Awọn kọnputa kuatomu le ṣee lo ni ipele ti pulses, awọn iyika, ati awọn modulu ohun elo.
Awọn ẹya ara ẹrọ
- Awọn olumulo ti awọn ipele oriṣiriṣi le lo Qiskit fun iwadii ati idagbasoke ohun elo nitori pe o wa pẹlu akojọpọ pipe ti awọn ẹnu-ọna kuatomu ati ọpọlọpọ awọn iyika ti a ti kọ tẹlẹ.
- O le lo akoko asiko Qiskit lati ṣatunṣe awọn ohun elo kuatomu lori awọn CPUs ti o da lori awọsanma, awọn QPU, ati awọn GPUs, bakanna bi ṣiṣe ati ṣeto awọn iṣẹ ṣiṣe lori awọn ilana kuatomu gangan.
- Awọn transpiler ṣe iyipada koodu Qiskit sinu iyika ti o munadoko ni lilo eto ẹnu-ọna abinibi ti ẹhin, gbigba awọn olumulo laaye lati ṣe apẹrẹ fun eyikeyi ero isise kuatomu tabi faaji pẹlu awọn igbewọle ti o kere ju.
ipari
Lati ṣe akopọ, awọn kọnputa kuatomu le yara wọ awọn imọ-ẹrọ fifi ẹnọ kọ nkan ode oni ni akoko kukuru, lakoko ti supercomputer ti o tobi julọ ti o wa ni bayi gba awọn ọdun.
Bi o ti jẹ pe awọn kọnputa kuatomu yoo ni agbara lati fa ọpọlọpọ awọn ero fifi ẹnọ kọ nkan ode oni, o nireti pe wọn yoo ṣe agbekalẹ awọn omiiran-ẹri gige. Awọn kọnputa kuatomu jẹ ikọja ni koju awọn ọran iṣapeye.
Fi a Reply