Привет друзья! Добро пожаловать в другую статью, в которой я пишу о квантовых вычислениях, о том, чем они отличаются от классических вычислений, о преимуществах квантовых компьютеров перед классическими компьютерами и о том, как моделировать эксперименты на квантовых компьютерах IBM. Давайте начнем.
В классических вычислениях мы используем двоичную систему счисления, в которой информация хранится в битах, которые представлены либо состояниями 0 (выключено) или 1 (включено). Мы реализуем решение проблемы с использованием булевой логики на этих битах. У нас есть универсальные вентили, такие как NAND, NOR и т. Д., Которые помогают в реализации логической логики. В схеме низкого уровня эти состояния реализованы в виде транзистора, который действует как переключатель, который выполняет операцию включения или выключения. Электронные схемы, присутствующие в наших интеллектуальных устройствах, содержат миллиарды транзисторов, действующих как переключатели, которые реализуют булеву логику для выполнения вычислений. Нам кажется, что в классическом компьютерном мире все в порядке, но у него есть свои ограничения.
Прежде всего, классические компьютеры могут решать задачи, относящиеся к классу сложности «P» (все задачи, которые классический компьютер может решить быстро), и проверять ответы решенной задачи Класс сложности «NP» (все задачи, которые классические компьютеры не всегда могут решить быстро, но для которых они могут быстро проверить ответ, если представят его).
Во-вторых, согласно закону Мура, примерно говорящему, что вычислительная мощность удваивается каждые два года, что постепенно подходит к концу из-за фундаментальных технологических барьеров, связанных с дальнейшей миниатюризацией.
Наконец, обучение модели AI / ML требует большой вычислительной мощности, однако увеличение продолжительности вычислительной мощности (закон Мура) намного меньше, чем увеличение продолжительности вычислительной мощности обучения модели AI / ML . Сказав это, мы обсудим ниже, что могут предложить квантовые вычисления.
С другой стороны, квантовые вычисления используют кубиты, которые работают на принципах квантовой механики, таких как суперпозиция и запутанность. Суперпозиция - квантовая система может существовать в одном или нескольких состояниях одновременно. Например, когда мы подбрасываем несмещенную монету, она может принимать одно из этих двух состояний: «голова» (H) или «хвост» (T). Однако в квантовом мире монета может существовать одновременно в состояниях «голова» и «хвост». Запутанность - в некоторых состояниях суперпозиции нескольких частиц, когда измерение состояния одной частицы коллапсирует состояние других частиц, даже если они расположены на противоположных концах вселенной.
Одно из особых преимуществ квантовых вычислений связано с принципом суперпозиции: квантовый компьютер, использующий n кубитов, выполняет (до) 2 ^ n вычислений параллельно. Если мы представим состояние n кубитов с использованием амплитуд вероятности для каждого состояния на вычислительной основе, таких амплитуд вероятности будет 2 ^ n.
Во-вторых, переходя к классам сложности, новый класс сложности называется BQP «квантовое полиномиальное время с ограниченной ошибкой». Он содержит все проблемы решения - проблемы с ответом «да» или «нет», которые квантовые компьютеры могут решать эффективно. . Кроме того, в дополнение к этому квантовый компьютер может решить все проблемы, которые решает классический компьютер. Короче говоря, можно сказать, что BQP - это подмножество P.
Наконец, квантовые вычисления имеют множество приложений в различных областях, таких как квантовая химия, квантовая связь и т. Д. Одной из таких областей является квантовое машинное обучение, оно может ускорить машинное обучение и помочь нам обучать наши модели быстрее.
Пока мы понимаем ограничения классического компьютера и то, как квантовые компьютеры могут решить эти ограничения. Квантовые компьютеры действительно дороги, чем классические, но мы можем использовать их бесплатно.
Вот как мы это делаем. вы можете посетить https://quantumcomputing.ibm.com и создать для себя учетную запись, и там вы увидите реальные квантовые компьютеры, которые доступны в данный момент, и сможете использовать их в своем IBM Quantum SDK - Qiskit программа. Я опубликую руководство о том, как начать работу с Qiskit.
Вот список квантовых компьютеров на веб-сайте IBM Quantum.
Спасибо, что нашли время прочитать мой блог, связанный с квантовыми вычислениями. Пожалуйста, поддержите меня аплодисментами, если вам это понравилось, и подпишитесь на меня, чтобы увидеть больше статей, связанных с квантовыми вычислениями.
