Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из IBM Q Experience )
Перейти к навигации Перейти к поиску


IBM Quantum Composer и IBM Quantum Lab (ранее известный под общим названием IBM Quantum Experience , и первоначально как IBM Q Experience ) формируют онлайн - платформу , позволяющую общественности и премиум - доступ к облачным квантовых вычислительных услуг , предоставляемых IBM Quantum. Это включает доступ к набору прототипов квантовых процессоров IBM, набору руководств по квантовым вычислениям и доступ к интерактивному учебнику. По состоянию на февраль 2021 года в сервисе более 20 устройств, шесть из которых находятся в свободном доступе для общественности. Эту службу можно использовать для запуска алгоритмов и экспериментов , а также для изучения руководств имоделирование возможностей квантовых вычислений

Квантовые процессоры IBM состоят из сверхпроводящих трансмонов кубитов , расположенных в холодильнике для разбавления в штаб-квартире IBM Research в Исследовательском центре Томаса Дж. Ватсона . Пользователи взаимодействуют с квантовым процессором через модель вычислений квантовой схемы . Цепи могут быть созданы либо графически с помощью Quantum Composer, либо программно в записных книжках Jupyter Quantum Lab. Цепи создаются с использованием OpenQASM или Qiskit .

История [ править ]

  • Сервис был запущен в мае 2016 года как IBM Q Experience [1] с пятикубитным квантовым процессором и симулятором согласования, соединенными в звездообразную структуру. В то время пользователи могли взаимодействовать с оборудованием только через графический пользовательский интерфейс квантового композитора. Квантовые схемы также были ограничены конкретными двухкубитными вентилями, доступными на оборудовании.
  • В июле 2016 года IBM запустила форум сообщества IBM Quantum Experience. Впоследствии это было заменено рабочей областью Slack.
  • В январе 2017 года IBM внесла ряд дополнений в IBM Quantum Experience [2], в том числе увеличила набор двухкубитных взаимодействий, доступных на пятикубитном квантовом процессоре, расширила симулятор до настраиваемых топологий до двадцати кубитов и позволила пользователи могут взаимодействовать с устройством и симулятором с помощью квантового кода на языке ассемблера.
  • В марте 2017 года IBM выпустила Qiskit [3], чтобы пользователям было проще писать код и проводить эксперименты на квантовом процессоре и симуляторе. Также было добавлено руководство для начинающих.
  • В мае 2017 года IBM предоставила дополнительный 16-кубитный процессор для службы IBM Quantum. [4]
  • В январе 2018 года IBM запустила программу квантовых наград, которую она провела на IBM Quantum Experience. [5]
  • В мае 2019 года был произведен капитальный ремонт сервиса, включая добавление размещаемых в Интернете блокнотов Jupyter и интеграцию с интерактивным онлайн-учебником Qiskit. [6]
  • После редизайна в марте 2021 года между графическим интерфейсом композитора и записными книжками Jupyter было проведено большее различие. Название IBM Quantum Experience было заменено отдельными именами IBM Quantum Composer и IBM Quantum Lab [7] .

IBM Quantum Composer [ править ]

Снимок экрана, показывающий результат выполнения эксперимента с состоянием GHZ с использованием IBM Quantum Composer

Quantum Composer - это графический пользовательский интерфейс (GUI), разработанный IBM, чтобы позволить пользователям создавать различные квантовые алгоритмы или проводить другие квантовые эксперименты. Пользователи могут увидеть результаты своих квантовых алгоритмов, запустив их на реальном квантовом процессоре и используя «единицы», или используя симулятор. Алгоритмы, разработанные в Quantum Composer, называются «квантовой партитурой» в отношении Quantum Composer, напоминающего музыкальный лист. [8]

Компоновщик также может использоваться в режиме сценариев, когда вместо этого пользователь может писать программы на языке OpenQASM. Ниже приведен пример , в OpenQASM очень малой программе, построенной для СУБИ 5-кубитов компьютера. Программа инструктирует компьютер сгенерировать состояние , 3- кубитное состояние GHZ , которое можно рассматривать как вариант состояния Белла , но с тремя кубитами вместо двух. Затем он измеряет состояние, заставляя его разрушиться до одного из двух возможных результатов, или .

включить  "qelib1.inc" qreg  q [ 5 ];  // выделяем 5 кубитов (автоматически устанавливается на | 00000>) creg  c [ 5 ];  // выделяем 5 классических битовh  q [ 0 ];  // Кубит преобразования Адамара 0 cx  q [ 0 ],  q [ 1 ];  // условное X-преобразование Паули (т.е. "CNOT") кубитов 0 и 1  // На данный момент у нас есть 2-кубитное состояние Белла (| 00> + | 11>) / sqrt (2)cx  q [ 1 ],  q [ 2 ];  // это расширяет запутанность до 3-го кубитамера  q [ 0 ]  ->  c [ 0 ];  // это измерение сворачивает всю меру  состояния 3-кубита q [ 1 ]  ->  c [ 1 ];  // поэтому кубит 1 и 2 считывают то же значение, что и кубит 0, измеряемый  q [ 2 ]  ->  c [ 2 ];

Каждая инструкция на языке QASM представляет собой применение квантового логического элемента , инициализацию регистров микросхемы обнулением или измерение этих регистров.

Использование [ править ]

  • В 2018 году IBM сообщила, что у IBM Quantum Experience было более 80000 пользователей, которые в совокупности провели более 3 миллионов экспериментов. [9]
  • Многие научные статьи были опубликованы исследователями, проводившими эксперименты с использованием этого сервиса. [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26 ] ]
  • Профессора университетов включили в свои учебные программы примеры и эксперименты, основанные на сервисе IBM Quantum. [27]
  • Доктор Кристин Корбетт Моран, научный сотрудник Калифорнийского технологического института , использовала сервис IBM Quantum, когда проводила исследования в Антарктиде . [28]
  • Тара Тошич, студентка физики в Федеральной политехнической школе Лозанны (EPFL), использовала сервис IBM Quantum, когда проводила исследования в Арктике . [29]
  • Люди также использовали службу IBM Quantum для различных неакадемических целей. Один пользователь начал разрабатывать игры с использованием службы IBM Quantum [30], включая одну под названием «квантовые боевые корабли». [31]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «IBM делает квантовые вычисления доступными в облаке IBM для ускорения инноваций» . 2016-05-04.
  2. ^ «Обновление IBM Quantum Experience» .
  3. ^ «Квантовые вычисления получают API и SDK» . 2017-03-06.
  4. ^ "Доступ к бета-версии нашего обновления до IBM QX" .
  5. ^ «Теперь открыто: приготовьтесь к квантовой игре с новыми научными призами для профессоров, студентов и разработчиков» . 2018-01-14.
  6. ^ «IBM представляет бета-версию платформы квантовой разработки нового поколения» . 2021-02-10.
  7. ^ "Объявление IBM Quantum Composer and Lab" . 2021-03-02.
  8. ^ «Квантовый опыт IBM» . Квантовый опыт . IBM . Проверено 3 июля 2017 года .
  9. ^ «IBM сотрудничает с ведущими стартапами для ускорения квантовых вычислений» . 2018-04-05.
  10. ^ "Документы сообщества QX" .
  11. ^ Рандл, RP; Тильма, Т .; Самсон, JH; Эверитт, MJ (2017). «Квантовая реконструкция состояния стала проще: прямой метод томографии». Physical Review . 96 (2): 022117. arXiv : 1605.08922 . Bibcode : 2017PhRvA..96b2117R . DOI : 10.1103 / PhysRevA.96.022117 .
  12. ↑ Корбетт Моран, Кристина (29 июня 2016 г.). «Quintuple: 5-кубитный симулятор квантового компьютера Python для облегчения облачных квантовых вычислений». arXiv : 1606.09225 [ квант-ф ].
  13. ^ Хаффман, Эмили; Мизель, Ари (29 марта 2017 г.). «Нарушение неинвазивного макрореализма сверхпроводящим кубитом: реализация теста Леггетта-Гарга, который устраняет лазейку неуклюжести». Physical Review . 95 (3): 032131. arXiv : 1609.05957 . Bibcode : 2017PhRvA..95c2131H . DOI : 10.1103 / PhysRevA.95.032131 .
  14. ^ Deffner, Себастьян (23 сентября 2016). «Демонстрация запутанности способствовала неизменности квантового опыта IBM» . Гелион . 3 (11): e00444. arXiv : 1609.07459 . DOI : 10.1016 / j.heliyon.2017.e00444 . PMC 5683883 . PMID 29159322 .  
  15. ^ Хуанг, Хэ-Лян; Чжао, Ю-Вэй; Ли, Тан; Ли, Фэн-Гуан; Ду, Юй-Тао; Фу, Сян-Цюнь; Чжан, Шо; Ван, Сян; Бао, Ван-Су (9 декабря 2016 г.). «Эксперименты по гомоморфному шифрованию на платформе облачных квантовых вычислений IBM». arXiv : 1612.02886 [ cs.CR ].
  16. ↑ Вуттон, Джеймс Р. (1 марта 2017 г.). «Демонстрация неабелевой плетения дефектов поверхностного кода в эксперименте с пятью кубитами». Квантовая наука и технологии . 2 (1): 015006. arXiv : 1609.07774 . Bibcode : 2017QS&T .... 2a5006W . DOI : 10.1088 / 2058-9565 / aa5c73 .
  17. ^ Fedortchenko, Сергей (8 июля 2016). «Эксперимент по квантовой телепортации для студентов бакалавриата». arXiv : 1607.02398 [ квант-ф ].
  18. ^ Берта, Марио; Венер, Стефани; Уайльд, Марк М (6 июля 2016 г.). «Энтропическая неопределенность и обратимость измерений». Новый журнал физики . 18 (7): 073004. arXiv : 1511.00267 . Bibcode : 2016NJPh ... 18g3004B . DOI : 10.1088 / 1367-2630 / 18/7/073004 .
  19. ^ Ли, Руи; Альварес-Родригес, Унаи; Ламата, Лукас; Солано, Энрике (23 ноября 2016 г.). «Приближенные квантовые сумматоры с генетическими алгоритмами: квантовый опыт IBM». Квантовые измерения и квантовая метрология . 4 (1): 1–7. arXiv : 1611.07851 . Bibcode : 2017QMQM .... 4 .... 1L . DOI : 10.1515 / qmetro-2017-0001 .
  20. ^ Hebenstreit, M .; Alsina, D .; Latorre, JI; Краус, Б. (11 января 2017 г.). «Сжатые квантовые вычисления с использованием IBM Quantum Experience». Phys. Rev. A . 95 (5): 052339. arXiv : 1701.02970 . DOI : 10.1103 / PhysRevA.95.052339 .
  21. ^ Альсина, Даниэль; Латорре, Хосе Игнасио (11 июля 2016 г.). «Экспериментальная проверка неравенств Мермина на пятикубитном квантовом компьютере». Physical Review . 94 (1): 012314. arXiv : 1605.04220 . Bibcode : 2016PhRvA..94a2314A . DOI : 10.1103 / PhysRevA.94.012314 .
  22. ^ Линке, Норберт М .; Маслов Дмитрий; Роттлер, Мартин; Дебнат, Шантану; Фиггатт, Кэролайн; Ландсман, Кевин А .; Райт, Кеннет; Монро, Кристофер (28 марта 2017 г.). «Экспериментальное сравнение двух архитектур квантовых вычислений» . Труды Национальной академии наук . 114 (13): 3305–3310. DOI : 10.1073 / pnas.1618020114 . PMC 5380037 . PMID 28325879 .  
  23. ^ Девитт, Саймон Дж. (29 сентября 2016 г.). «Проведение экспериментов по квантовым вычислениям в облаке». Physical Review . 94 (3): 032329. arXiv : 1605.05709 . Bibcode : 2016PhRvA..94c2329D . DOI : 10.1103 / PhysRevA.94.032329 .
  24. ^ Steiger, Дамиан; Ханер, Томас; Тройер, Матиас (2018). «ProjectQ: программный фреймворк с открытым исходным кодом для квантовых вычислений». Quantum . 2 : 49. arXiv : 1612.08091 . DOI : 10,22331 / д-2018-01-31-49 .
  25. ^ Сантос, Алан С. (2017). "О Computador Quântico da IBM eo IBM Quantum Experience". Revista Brasileira de Ensino de Física . 39 (1). arXiv : 1610.06980 . DOI : 10,1590 / 1806-9126-RBEF-2016-0155 .
  26. ^ Кайседо-Ортис, HE; Сантьяго-Кортес, Э. (2017). «Construyendo compuertas cuánticas con облачный квантовый компьютер IBM» [Построение квантовых ворот с помощью облачного квантового компьютера IBM] (PDF) . Journal de Ciencia e Ingeniería (на испанском языке). 9 : 42–56.
  27. ↑ Шелдон, Сара (10 июня 2016 г.). «Студенты пробуют свои силы во взломе квантового кода» .
  28. ^ Нет, Крис (26 июля 2016 г.). «Квантовые опыты: вопросы и ответы из Калифорнийского технологического института Кристин Корбетт Моран» .
  29. ↑ Тошич, Тара (16 ноября 2018 г.). «IBM Q в Арктике: 76,4 ° северной широты» . Блог исследований IBM .
  30. ↑ Вуттон, Джеймс (12 марта 2017 г.). «Зачем нужно делать квантовые игры» .
  31. ↑ Вуттон, Джеймс (7 марта 2017 г.). «Quantum Battleships: первая многопользовательская игра для квантового компьютера» .

Внешние ссылки [ править ]

  • IBM Quantum Experience