Kvantiniai kompiuteriai beveik neegzistuoja – štai kodėl mes vis tiek rašome jiems kalbas

IBM tyrimai | Flickr

Kvantiniai kompiuteriai vis dar yra labai elementarūs ir iš esmės išlieka intriguojančiais žaislais keliose pažangiose tyrimų laboratorijose. Tai neatgrasė žmonių kurti jiems naujas programavimo kalbas.

Naujausias yra iš „Microsoft“, kuri pristatė Q# (tariama Q Sharp) ir kai kuriuos susijusius įrankius, padedančius kūrėjams jį naudoti kuriant programinę įrangą. Jis prisijungia prie augančio kitų aukšto lygio kvantinio programavimo kalbų, tokių kaip QCL ir Quipper, sąrašo.

Bet turint omenyje, kad praktiškai niekas neturi kvantinio kompiuterio, kokia prasmė?

Krysta Svore, pagrindinė „Microsoft“ kvantinio skaičiavimo tyrimų vadovė, sako, kad kalbos reikalingos, nes tos, kurios parašytos šiandieniniams kompiuteriams, netiks kvantiniams. Klasikiniai kompiuteriai koduoja informaciją dvejetaine forma kaip vienetų ir nulių seką, o kvantiniai kompiuteriai naudoja kvantinius bitus arba kubitus, kurie gali efektyviai koduoti vienetą ir nulį vienu metu.

Tai sukuria daug lygiagretaus apdorojimo galios ir paaiškina, kodėl toks didelis susidomėjimas pastangomis kurti mašinas. Tikimasi, kad kvantiniai kompiuteriai padės pasiekti didelę pažangą įvairiose srityse – nuo ​​medžiagų mokslo iki dirbtinio intelekto (žr. „Startup Uses Computing to Boost Machine Learning“).

Tačiau norint visiškai išnaudoti šią galią ar net ištirti, kas įmanoma, kūrėjams reikės kvantinių kalbų, kurios padėtų jiems sukurti programinę įrangą, kuri išnaudotų visas kompiuterių galimybes.

Klasikinių kompiuterių programavimo kalbos sukurtos taip, kad kūrėjams nereikėtų žinoti, kaip veikia centrinis procesorius. Dabar siekiama sukurti aukšto lygio kvantinio programavimo kalbas, kurios taip pat apsaugotų kūrėjus nuo sudėtingos kvantinės aparatinės įrangos.

Kvantinio skaičiavimo ypatumai sukuria apribojimus, kurių nėra klasikinėse programavimo kalbose. Vienas pavyzdys: kvantinėse programose negali būti kilpų, kurios kartotų instrukcijų seką; jie turi vykti tiesiai iki galo.

Norint išspręsti tokias problemas, Q# veikia kartu su keliomis klasikinėmis kalbomis. Kūrėjai, neturintys kvantinių žinių, gali rašyti savo pagrindines programas pažįstamomis kalbomis ir tada naudoti Q# programą, kai nori panaudoti kvantinio apdorojimo galią.

Susijusi istorija

Susijusi istorija Jei jis ištesės savo pažadą, kvantinis mašinų mokymasis gali pakeisti AI.

Nors dar neturi savo kvantinio kompiuterio, „Microsoft“ išleido simuliatorius, leidžiančius kūrėjams išbandyti Q# sukurtas programas staliniuose kompiuteriuose arba „Azure“ debesų kompiuterijos tarnyboje. IBM taip pat siūlymas treniruokliai, o keli laimingi kūrėjai netgi gali paleisti savo kodą tiesiai jo kvantinėje mašinoje.

Merilendo universiteto kvantinio programavimo kalbos ekspertas Xiaodi Wu mano, kad naujas aukšto lygio kvantines kalbas yra logiškas kitas žingsnis. Jis sako, kad tai atvers duris daugiau žmonių, naudojančių šias mašinas, o tai gali atverti naujas kvantinių tyrimų bendruomenės tyrimų sritis.

Buvo keli raginimai naujas kvantines kalbas paversti atviro kodo, kad platesnė kūrėjų bendruomenė galėtų pasiūlyti indėlį. Idėja yra ta, kad tai gali suteikti kvantiniam skaičiavimui tokį patį postūmį, kokį „Linux“ kūrimas suteikė internetui.

Kalbos kūrėjai turi ir kitą tikslą – studentus galvoja apie būsimą karjerą. Naujos kalbos, kurios daro kvantinį skaičiavimą labiau prieinamą, turėtų pritraukti daugiau žmonių į šią sritį. Norime plėtoti kvantinę darbo jėgą, sako Svore, nes kvantinė kompiuterija atvers visiškai naują ekonomiką ir mums reikės žmonių, kurie būtų kvantiniai programuotojai, algoritmų kūrėjai ir inžinieriai.

paslėpti