Квантовое программирование

chinapads.ru

Языки программирования, позволяющие выражать квантовые алгоритмы с использованием высокоуровневых конструкций. Их цель не столько создание инструмента для программистов, сколько предоставление средств для исследователей для облегчения понимания работы квантовых вычислений.

Существующие языки квантового программирования: QPL, QCL, Haskell-подобный QML.

Библиотеки симуляции квантовых компьютеров: en:libquantum, qlib.

Пример кода на QCL

QCL, Quantum computing language  одна из первых реализаций языка квантового программирования. Близок к языку Си и классическим типам данных. Позволяет смешивать классический и квантовый код в одном исходном файле.

Поскольку интерпретатор qcl использует библиотеку симуляции qlib, возможно наблюдать внутреннее состояние квантового компьютера во время исполнения:

Квантовый программист

Уильям Гибсон отлично сказал: "Будущее уже здесь - оно просто не очень равномерно распределено". То же относится и к квантовым вычислениям. Этот загадочный предмет часто бывает низведен до элитарных дискуссий и окутан языком сложной математики. Однако есть много людей, которые ощущают в себе необходимость начать взлом с помощью квантовых компьютеров - желание программировать саму ткань реальности - независимо от того, насколько ранним применение может показаться.

О докладчике: д-р Сюзана Гилдерт в настоящее время работает в D-Wave Systems, Inc. Сюзанна получила докторскую степень и степень MSci в Бирмингемском университете Великобритании, сосредоточив внимание на области экспериментального устройства квантовой физики и сверхпроводимости.

Создан высокоуровневый язык программирования для квантовых вычислений

Создание первого практичного языка программирования высокого уровня для квантовых компьютеров делает возможным написание полноценного квантового программного обеспечения. Разработанный канадскими учеными язык программирования Quipper может повлиять на дизайн футуристических вычислительных машин и облегчить их последующее программирование.

&Он обладает функционалом современного классического языка программирования, адаптированного для квантовых вычислений. Сделано мастерски&, — говорит Боб Коуке из Оксфордского университета, не принимавший участие в разработке.

Важной особенностью квантового компьютера являются кубиты — квантовые биты, которые способны принимать значения 0 и 1 одновременно. Этот принцип описывается как квантовая суперпозиция. Однако создание компьютерных алгоритмов с применением квантового параллелизма является трудновыполнимой задачей. Поэтому область применения квантовых компьютеров в нынешнем виде сильно ограничена.

Питер Селинджер из университета Дальхауз и его коллеги расчистили дорогу для высокопроизводительных квантовых компьютеров, разработав Quipper, первый квантовый язык программирования высокого уровня, который призван облегчить объединение нескольких алгоритмов по модульному принципу. Quipper построен на базе классического языка программирования Haskell, который лучше других подходит для программирования физических приложений.

Ими же была создана библиотека кодов Quipper для выполнения семи существующих квантовых алгоритмов, в том числе алгоритма оценки энергии основного состояния молекул. Программисты надеются, что постепенно библиотека будет пополняться новыми алгоритмами. Это позволит разработчикам создавать квантовое программное обеспечение путем объединения модулей, как в случае Java.

Хорошо продуманный язык программирования помогает структурировать мышление и описывать способ решения той или иной проблемы. Он может оказаться полезным инструментом разработки новых квантовых алгоритмов, — говорит Селинджер.

С этим соглашается Торстен Альтенкирх из Ноттингемского университета в Британии, не имеющий отношения к этой работе:

Quipper является тестовой площадкой для новых идей и понимания принципов написания квантового программного обеспечения.

Ранее американскими учеными была предложена новая схема для квантового вычисления.

Создан высокоуровневый язык программирования для квантовых вычислений Ауслендер Дмитрий

Ученые превратили квантовое программирование в онлайн-игру

chinapads.ru

В японском исследовательском институте Рикен создали онлайновую игру MeQuanics, которая может сыграть ведущую роль в будущем квантового программирования. Она не только помогает людям писать код лучше, но и учит ИИ выполнять часть задач самостоятельно.

Один из подходов к понимаю квантовых вычислений гласит, что квантовая программа — это решетка, двух- или трехмерная, а информация кодируется путем создания отверстий или дефектов в ней. Обрабатывается информация путем передвижения дефектов по решетке и закручивания их друг вокруг друга, наподобие перепутанного клубка ниток. В процессе спутывания могут принимать участие логические вентили, которые и помогают выполнять вычисления.

Поскольку этот процесс по сути является топологическим, им управляют законы математической топологии. Две программы могут выполнять одну и ту же задачу при условии, что они топологически идентичны, другие детали значения не имеют.

И тут возникает интересный вопрос: если спутанная решетка является квантовой компьютерной программой, насколько ее можно упростить, сохранив топологию? Другими словами, можно ли оптимизировать квантовую программу?

Это важно, потому что сегодня квантовые компьютеры могут делать расчеты только несколькими кубитами. Поэтому чем проще будет программа, тем легче ее будет выполнить.

Саймон Девитт из Рикен разработал способ визуализации квантовой программы в виде трехмерной решетки, более того — он геймифицировал задачу: превратил ее в паззл и выложил в сеть. Суть игры в том, чтобы упростить программу при помощи различных инструментов.

В игре есть и другой, скрытый аспект. Одним из способов ускорения оптимизации квантовых программ было бы обучение машинных алгоритмов, которые выполнили бы всю работу за нас. Но для обучения им нужны большие объемы данных, примеров, а квантовая оптимизация — новая отрасль, и достаточного количества примеров еще нет.

Поэтому играя в MeQuanics. мы помогаем ИИ, постепенно создавая базу данных для его обучения. А когда примеров наберется достаточно, машина поможет человеку решить проблему квантового компьютера, пишет MIT Technology Review .

Для эффективного функционирования квантового компьютера важно время, в течение которого может продержаться суперпозиция прежде чем она вернется к «1» или «0». Международная команда ученых открыла. что у дешевого кремния стабильность выше в 100 раз, чем у применявшегося до сих пор дорогого материала арсенид галлия. Это значительно приблизило перспективу создания рабочего квантового компьютера.

Источники: chinapads.ru, phys.wiki-wiki.ru, hi-news.ru, www.nanonewsnet.ru, nnm-club.name, hightech.fm, avidreaders.ru

Девкалион и Пирра. Миф о Всемирном потопе

Жиль де Рец.Часть1

Леля - богиня весны

9 Муз Древней Греции

Как можно улучшить свою внешность за короткое время

Большинство женщин тратит по утрам несколько часов для того, чтобы выглядеть красиво и ухожено, и чтобы не было стыдно выйти на ...


Проекты звездолетов

Военные представители в Ракетно-космической корпорации Энергия одобрили эскизный проект перспективного российского космического корабля Русь. Это было одним из обязательных условий ...


Ванкувер

Современному туристу уже недостаточно простого валяния на пляжах. Сегодня путешественники хотят открывать для себя неизведанные ранее горизонты, узнавать интересные вещи и ...


Москва - город достопримечательностей

Столица нашей огромной страны прекрасна по своему, пропитана историей и войнами, богата не только высотками, но и храмами. Главная достопримечательность, куда сразу ...


Мифические герои

Изображение дракона служило символом императора, а феникса — императрицы. Сочетание этих изящных и причудливых созданий в представлении китайцев символизировало гармонию семейного ...


Князь - Юрий Долгорукий

Князь Юрий Долгорукий известен, прежде всего, тем, что основал Москву. Однако у него есть еще немало знатных дел. Он был хитрым ...


Пороги для внедорожника

Материалом для порогов служит сталь высокой прочности. Как правило, внешне они выглядят как стальные трубы, привариваемые к ступенькам автомобиля. Служат ...