Квантовые вычисления

Квантовый чип "Willow" от Google благодаря 105 кубитам и исправлению ошибок в реальном времени за 5 минут решил задачу, на решение которой у классических суперкомпьютеров ушли бы миллиарды лет, что ознаменовало прорыв в масштабируемых квантовых вычислениях

Всем доброго времени суток!

Публикую рецензию подписчицы нашего канала IT-старт на книгу  "Квантовые вычисления для настоящих айтишников" от автора Криса Бернхарда

Краткая, тезисная, но емкая рецензия.

Начиная с описания книги, мы встречаем фразу

Квантовые вычисления - это удивительный сплав квантовой физики и информатики, объединяющий самые яркие идеи из физики двадцатого века и позволяющий по-новому взглянуть на компьютерные технологии.

Что же, попробуем разобраться

Впервые увидев название книги, сразу захотелось прочитать её. Так как по итогу время свободное появилось не сразу и добралась до этой книги спустя некоторое время, к чтению приступила уже с слегка ослабшим энтузиазмом. Но думаю, это не повлияло на мое восприятие книги.

Данная книга поможет разобраться в базовых вещах темы квантовых вычислений.

В первых главах используется более чем понятная всем аналогия с часами и поляризацией для объяснения физической природы. Изначально математический аппарат, что используется в книге, был довольно таки прост, описание экспериментов также не вызывало затруднений. Всё это очень завлекало и было ощущение, что ты начинаешь постигать что-то "эдакое", что дополнительно поджигало интерес. Но, дочитывая книгу и приближаясь к её концу, в некоторых местах концентрироваться на получаемой информации приходилось больше, но и это не всегда и спасало. В книге крайне много математических выкладок, вследствие идти по которым иногда довольно таки скучно, поэтому, местами приходилось верить на слово автору. Также автор сразу обозначил, что он не затронет комплексных чисел без потери качества и у него это отлично получилось.

Также автор подробно расписал квантовые вентили - основа квантового компьютера.

После приведены базовые квантовые алгоритмы - изучать которые было также увлекательно.

К сожалению, в переводе хватает опечаток в формулах.

Также в книге не хватало деталей реализации квантовых вентилей на практике.

Манера изложения иногда конкретно сбивала с толку. Ибо сначала идет "что?", далее же идет "как работает?", и только после этого описывается "зачем?". Возможно это не для всех будет являться минусом, но мне подобный подход повествования не особо по душе моментами был, по той причине, что фокус теряется и начинаешь терять суть, так и не поняв окончательно, для чего нам все таки это нужно и как оно нам помогает.

Итог по книге:

В целом, несмотря на все описанные мною недостатки книги, прочитав её, я не пожалела, хоть и приходилось гуглить параллельно чтению.

Благодаря данной книге, наконец-таки полноценно поняла, что из себя представляют и на чем основываются квантовые вычисления

Наш канал

Кому интересны программирование, математика, изучение иностранных языков и кто просто любит развиваться

публикую также интересные статьи и интервью на канале t.me/it_begin

Подписывайтесь, если будет интересно ;)

Спасибо!

Эта статья не даст все знания про кубиты, но её прочтение может помочь понять статьи про квантовые вычисления.

Кубит - это двухуровневая квантово-механическая система. Наш кубит начинается достаточно просто: если он находится в состоянии |1⟩, когда мы хотим увидеть, какой бит он представляет, он будет равен 1, а если он находится в состоянии |0⟩, когда мы измеряем его, чтобы сохранить в классическом бите, мы всегда будем получать 0.

Но кубит особенный, потому что он может иметь состояние суперпозиции. Суперпозиция - это когда кубит находится в комбинации состояния |1⟩ и состояния |0⟩. Например, давайте подумаем о неизвестной суперпозиции, назовем её ∣ψ⟩. Состояние можно записать как ∣ψ⟩ = α∣0⟩ + β∣1⟩, где α, β - параметры для описания суперпозиции. Сейчас мы не совсем уверены в том, что мы получим, когда измерим наш кубит. Мы все равно получим 0 или 1, но вероятность того, что наш кубит будет найден как 0, связана со значением α, а вероятность того, что наш кубит найден как 1, связана со значением β.

Чтобы понять это, мы можем визуализировать один кубит, используя так называемую сферу Блоха.

Состояние ∣ψ⟩ может быть представлено любой точкой на сфере, в зависимости от α и β.

В квантовой механике мы не можем наблюдать квантовое состояние напрямую. Мы можем выполнить только измерение, которое даст нам 0 или 1. То есть мы можем сохранить измерение кубита в классическом бите. Представьте себе, что у нас есть возможность проводить повторные измерения. Мы получим картину того, насколько вероятно, что мы получим 1 и насколько вероятно, что мы получим 0. Для состояния ∣ψ⟩ = α∣0⟩ + β∣1⟩ наше измерение, чтобы определить, является ли оно |0⟩ или |1⟩, скажет нам, что вероятности равны α^2 для |0⟩ или β^2 для |1⟩.

Кубит сам по себе не очень полезен, если мы не можем его контролировать. Для этого мы применяем к кубиту операции по изменению состояния. Операции могут быть представлены как вентили в квантовой схеме.

Здесь мы представляем некоторые из наиболее распространенных вентилей.

Это Х-вентиль. Он вращает |ψ⟩ на π или 180∘ относительно оси X.

Вы можете догадаться, что делает Y-вентиль?

Правильно, он поворачивает |ψ⟩ на π вокруг оси Y. Точно так же Z-вентиль будет вращать |ψ⟩ на π вокруг оси Z.

Нам следует обсудить еще одни вентиль, вентиль Адамара. Это комбинация двух вращений: π вокруг оси Z π / 2 вокруг оси Y. Вентиль H принимают состояние |0⟩ и создает равные суперпозиции |0⟩ и |1⟩.

Когда вы смотрите на квантовые схемы, обратите внимание, что этот вентиль часто появляется в начале многих схем, поскольку создание суперпозиций является первым шагом для начала выполнения квантовых вычислений.

Есть несколько других распространенных однокубитных вентилей, такие как S и T.

Если вы хотите поиграться в виртуальной песочнице с одним кубитом, то перейдите по ссылке в источнике и ниже будет инструкция.

Взято в телеграмм-канале На Всю Голову Технарь

Источник: Песочница с одним кубитом

09.02.2021 Лена Джесс

Китайский стартап Origin Quantum Computing Technology выпустил первую операционную систему для квантовых компьютеров. Об этом сообщает агентство Синьхуа.
Новая ОС под названием Origin Pilot оптимизирована для управления квантовыми ресурсами и параллельных вычислений. По заявлению компании, она также может автоматически калибровать квантовые чипы.

«Если сравнить квантовый чип с сердцем человека, операционная система квантового компьютера приравнивается к мозгу, а квантовое прикладное программное обеспечение – это плоть и кровь», – заявил исследователь Китайской академии наук Гуо Гуанчан.

Он добавил, что хорошая операционная система позволит квантовым компьютерам работать более эффективно и стабильно.
Компания заявила, что применит ОС на платформе квантовых облачных вычислений, чтобы обеспечить доступ к ней пользователям во всем мире.
Напомним, в декабре 2020 года группа ученых из Китая создала прототип кванто вого компьютера Jiuzhang, обрабатывающий данные в 10 млрд раз быстрее 53-кубитного устройства от Google. За 200 секунд устройство может выполнить вычисление, на которое у обычного компьютера ушло бы более полумиллиарда лет.