En Hofstadter butterfly, et mønster som beskriver hvordan elektronene oppfører seg i et magnetfelt som er blitt simulert med Google forskere. Grafikk: Wikimedia Commons bruker Mytomi (Wikimedia Commons)
Siste år, rapporterte vi at en ny æra av quantum computing er over oss: NISQ, eller Støyende Middels Skala Quantum era, som kvante-datamaskiner er fortsatt lite og feil utsatt, men at de faktisk gjør noe verdifullt. Den andre delen er fortsatt noe ambisiøse, skjønt, så selskaper som Google tilbyr, rammer, slik at publikum kan utvikle nyttige algoritmer for kvante-datamaskiner.
Google denne uken annonserte Cirq, sin open-source rammeverk for disse NISQ datamaskiner. Rammeverket kjører ikke på en ekte quantum datamaskinen ennå (bare en simulering av en), men vil forhåpentligvis føre til kvante-datamaskiner finne noen bruk.
“Cirq er fokusert på kortsiktige spørsmål og hjelpe forskerne å forstå om NISQ kvante-datamaskiner er i stand til å løse computational problemer av praktisk betydning,” Alan Ho og Dave Bacon, produkt-og programvare som fører fra Google AI Quantum Team, skrev i et blogginnlegg.
Kvante-datamaskiner er enheter som er ment å utføre beregninger på den måte som tradisjonelle datamaskiner, men med et annet sett av kjøreregler. Klassisk datamaskin algoritmer i siste instans må være oversatt til nuller og enere. Quantum algoritmer i stedet stole på matematikk i kvante-datamaskiner, hvor de mest grunnleggende enhet er mer som et punkt på en sfære under beregningen, men en null eller én for det endelige resultatet. Disse quantum biter, eller qubits, kommuniserer med hverandre gjennom forviklinger, den kvantemekaniske anelse om hvor du setter av flere qubits er behandlet som matematisk umulig å skille enhetene til maskinen måler dem.
Disse maskinene finnes, men i sin nåværende tilstand de er utrolig støyende, noe som betyr at de lett kan samhandle med naturen og mister sin quantum-ness, i hovedsak bli vanlige datamaskiner. Noen fysikere tror at eksisterende kvante-datamaskiner er i ferd med å bli like kompleks nok til å være nyttig, og eventuelt kunne løse noen problemer bedre enn klassisk datamaskiner kan. Forskere fortsatt må finne ut hvilke problemer de som er er—hvilke problemer kan faktisk dra nytte av disse støyende, middels-skala-enheter.
Googles Cirq slutter seg til en slew av andre rammeverk som tillater programmerere å kjøre quantum kretser. IBM har offentlig-vendt, 20 – og 16-qubit enheter, som programmerere kan spille med og forskning ved hjelp av IBM Q erfaring. Oppstart Rigetti har en 19-qubit enheten tilgjengelig gjennom Skogen programmering miljø. Så er det D-Bølge, som også tilbyr forbrukerprodukter, men sin datamaskin fungerer forskjellig fra resten av konkurransen (mer om det her). Som Microsoft, Google ‘ s framework er ikke bygget på virkelige quantum maskinvare, men på en klassisk maskin som simulerer en kvante-maskin. Til slutt, programmerere vil bruke Cirq å få tilgang til Googles kommende 72-qubit Bristelcone prosessor.
Flere nyetableringer har blitt testing Cirq før Googles utlysningen. Quantum Målestokk, for eksempel, har hva som er i hovedsak quantum diagnostiske verktøy som kan informere sluttbruker om feil priser i quantum-prosessor, og bidra til å undertrykke disse feilene.
“Google har kompetanse som er merket og gjenkjennelig, så det er flott for dem å gjenkjenne den verdi som vi bringer,” Quantum Benchmark administrerende DIREKTØR Josef Emerson sa Gizmodo.
En fordel med Google er simulator er at brukerne vil til slutt være i stand til å kjøre store problemer på det, sa Matt Johnson, administrerende DIREKTØR i QCWare, en oppstart programvare som gjør det mulig for klienter å kjøre quantum algoritmer på flere maskinplattformer. “Det kommer til å gjør våre kunder til å utnytte det som er sikkert kommer til å bli en av de ledende hardware systemer i form av makt.”
Likevel, vi er definitivt i de tidlige stadier av denne teknologien. Sydney Schreppler, post doktor i fysikk og UC Berkeley, fortalte Gizmodo at NISQ var en “håpefulle” begrepet. “Håp er at industry-academia samarbeid kan resultere i at noen nyttige programmer for quantum-prosessorer som allerede finnes i vitenskapelige laboratorier og på selskaper som Google, IBM, og Rigetti.” Hun sa en ny algoritme som genereres, eller en link med selve maskinvaren som Bristelcone, ville være mer spennende nyheter, men at “kule nye applikasjoner for eksisterende maskinvare kunne komme ned linjen.”
Utviklingen fortsetter, med selskaper som håper å etterhvert finne industrien bruker for disse støyende kvante-datamaskiner. Men programmerere og forskere har knapt riper overflaten av kvantifisere nytten.
[Google AI Blogg]