В данной статье мы рассмотрим только как запустить программный код на симуляторе квантового компьютера (локально на вашем компьютере).
В следующих уроках мы подробно рассмотрим теоретические и практические аспекты программирования для квантового компьютера.
Мотивация
Квантовые компьютеры открывают совершенно новые возможности в различных областях.
1. Криптография:
- Алгоритм Шора позволяет факторизовать большие числа экспоненциально быстрее классических методов.
- Квантовая запутанность обеспечивает абсолютно безопасную передачу данных.
- Квантовое распределение ключей создает принципиально новый уровень защиты информации.
2. Молекулярное моделирование:
- Квантовая суперпозиция позволяет одновременно анализировать множество состояний молекул.
- Параллельные вычисления ускоряют процесс поиска новых соединений.
- Точность моделирования на квантовом уровне открывает новые возможности в химии.
3. Анализ данных:
- Алгоритм Гровера ускоряет решение для неструктурированных поисков данных (или проблемы поиска), выполняя поиск меньше, чем любой классический алгоритм.
- Квантовая оптимизация позволяет находить оптимальные решения сложных комбинаторных задач (логистика, теория графов).
- Машинное обучение получает новые возможности для обработки больших данных.
Квантовые вычисления:
- Кубиты могут находиться в нескольких состояниях одновременно.
- Квантовая интерференция позволяет управлять вероятностями состояний.
- Квантовая запутанность обеспечивает мгновенную связь между частицами
Важно понимать, что квантовые компьютеры не заменят классические, а станут их мощным дополнением для решения специфических задач. Их применение особенно эффективно там, где требуется обработка огромного количества данных или решение сложных математических задач.
Из данной статьи вы узнаете как написать свою первую программу на самом настоящем квантовом компьютере.
Hello quantum world!
Компания IBM бесплатно предоставляет доступ к своему квантовому компьютеру через интернет. Бесплатная версия предоставляет 10 минут работы квантового процессора в месяц). Для наших экспериментов вполне достаточно.
IBM Quantum Platform предоставляет два языка программирования QASM (Квантовый ассемблер и Qiskit - использует язык программирования Python).
В данном уроке мы будем рассматривать Qiskit.
Шаг 1. Регистрация на сайте IBM
Переходим по адресу https://quantum.ibm.com/ и регистрируем учётную запись.
Шаг 2. Установка Python и PIP
Скачиваем python отсюда.
Шаг 3. Установка Qiskit
Qiskit (Quantum Information Software Kit) — это набор инструментов для разработки программного обеспечения с открытым исходным кодом для работы с квантовыми компьютерами. Он предоставляет инструменты для создания, управления и запуска квантовых программ на реальных квантовых компьютерах и симуляторах. Qiskit основан компанией IBM Research и использует язык программирования Python.
В коммандной строке вашей операционной системы вводим pip install qiskit (устанвливается пакет Qiskit).
pip install --upgrade qiskit
Шаг 4. Установка Qiskit Runtime client
Qiskit Runtime - это сервис, который позволяет запускать квантовые программы на реальных квантовых компьютерах IBM и их симуляторах.
Это онлайн-сервис для работы с квантовыми вычислениями - вы можете писать программы на обычном компьютере, а они будут выполняться на настоящих квантовых машинах через интернет.
Шаг 5. Установка необходимых пакетов
В командной строке вашей операционной системы вводим:
pip install qiskit-ibm-runtime
pip install qiskit-ibmq-provider
pip install pylatexenc
Шаг 6. Написание вашей первой программы
Исходный код программы можно скачать отсюда (Jupyter Notebook).
В следующих уроках мы подробно разберём, что собсвенно мы сегодня запрограммировали, а также разберём теоретические основы квантовых вычислений.