مبانی برنامه نویسی کامپیوتر کوانتومی — ScienceDaily


برای برنامه نویسان کوانتومی بالقوه که سر خود را در مورد نحوه پرش به بازی با تکثیر رایانه های کوانتومی و در دسترس قرار گرفتن عموم می خرند، یک راهنمای مبتدی جدید مقدمه ای کامل برای الگوریتم های کوانتومی و پیاده سازی آنها بر روی سخت افزار موجود ارائه می دهد.

آندری ی. لوخوف، دانشمند آزمایشگاه ملی لوس آلاموس و نویسنده اصلی راهنمای اخیراً منتشر شده در می گوید: «نوشتن الگوریتم های کوانتومی به طور اساسی با نوشتن برنامه های محاسباتی کلاسیک متفاوت است و نیاز به درک اصول کوانتومی و ریاضیات پشت آن دارد. تراکنش های ACM در محاسبات کوانتومی. “راهنمای ما به برنامه نویسان کوانتومی کمک می کند تا در این زمینه شروع به کار کنند، که با رایج شدن رایانه های کوانتومی بیشتر و بیشتر با کیوبیت های بیشتر، رشد خواهد کرد.”

در بخش‌های مختصر و مستقل، این راهنما 20 الگوریتم کوانتومی را بررسی می‌کند – از جمله الگوریتم‌های کوانتومی معروف و پایه، مانند الگوریتم گروور برای جستجوی پایگاه‌داده و موارد دیگر، و الگوریتم Shor برای فاکتورگیری اعداد صحیح. راهنما با برقراری ارتباط در دنیای واقعی، برنامه نویسان را در پیاده سازی الگوریتم ها بر روی کامپیوتر کوانتومی IBMQX4 IBM 5 کیوبیتی که در دسترس عموم قرار دارد و سایر موارد را راهنمایی می کند. در هر مورد، نویسندگان نتایج پیاده‌سازی را مورد بحث قرار می‌دهند و تفاوت‌های بین شبیه‌ساز و اجرای سخت‌افزار واقعی را توضیح می‌دهند.

گفت: «این مقاله نتیجه یک تلاش سریع توسط مؤسسه علوم و فناوری اطلاعات در لوس آلاموس بود، که در آن حدود 20 نفر از کارکنان آزمایشگاه برای یادگیری و پیاده‌سازی یک الگوریتم کوانتومی استاندارد بر روی سیستم کوانتومی IBM Q خود انتخاب کردند.» Stephan Eidenbenz، دانشمند ارشد محاسبات کوانتومی در لوس آلاموس، یکی از نویسندگان مقاله و مدیر ISTI هنگام شروع کار بر روی آن.

Eidenbenz گفت، هدف این بود که نیروی کار Los Alamos را برای عصر کوانتومی با هدایت کارکنانی که تجربه کمی در محاسبات کوانتومی داشتند یا اصلاً تجربه نداشتند، از طریق اجرای یک الگوریتم کوانتومی بر روی یک کامپیوتر کوانتومی واقعی، آماده کرد.

Eidenbenz گفت، این اعضای کارکنان، علاوه بر چند دانش‌آموز و متخصصان کوانتومی تثبیت‌شده، فهرست طولانی نویسنده این مقاله مروری «منبع جمعیت» را تشکیل می‌دهند که قبلاً به شدت مورد استناد قرار گرفته است.

بخش اول راهنما اصول برنامه نویسی کامپیوتر کوانتومی، توضیح کیوبیت ها و سیستم های کیوبیت، مفاهیم بنیادی کوانتومی برهم نهی و درهم تنیدگی و اندازه گیری های کوانتومی را قبل از پرداختن به مواد عمیق تر تبدیل ها و دروازه ها، مدارهای کوانتومی و الگوریتم های کوانتومی پوشش می دهد.

بخش کامپیوتر کوانتومی IBM مجموعه ای از گیت های موجود برای الگوریتم ها، گیت های فیزیکی واقعی پیاده سازی شده، نحوه اتصال کیوبیت ها و منابع نویز یا خطاها را پوشش می دهد.

بخش دیگری به انواع مختلف الگوریتم های کوانتومی می پردازد. از آنجا، راهنما به 20 الگوریتم انتخاب شده، با تعریف مسئله، شرح و مراحل برای پیاده سازی هر یک در IBM یا، در موارد معدودی، رایانه های دیگر، می پردازد.

ارجاعات گسترده در پایان راهنما به خوانندگان علاقه مند کمک می کند تا در کاوش های خود در مورد الگوریتم های کوانتومی عمیق تر شوند.

موسسه علوم و فناوری اطلاعات در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس از طریق برنامه تحقیق و توسعه هدایت شده از آزمایشگاه.

منبع داستان:

مواد تهیه شده توسط DOE/آزمایشگاه ملی لوس آلاموس. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.



منبع

Matthew Newman

Matthew Newman Matthew has over 15 years of experience in database management and software development, with a strong focus on full-stack web applications. He specializes in Django and Vue.js with expertise deploying to both server and serverless environments on AWS. He also works with relational databases and large datasets
[ Back To Top ]