Квантовый компьютер онлайн — IBM-Q

В новостях то и дело объявляют об очередном прорыве на пути создания квантового компьютера. Все больше и больше кубитов соединяют вместе, так что еще чуть чуть и протокол https станет ненадежным и быстро взламываемым с помощью квантового компьютера и алгоритма Шора. Если вы хотите понять, что же это такое, попробовать написать простую «программу» и увидеть результат, то проект IBM Q Experience как раз для вас! В чем его суть. После регистрации вы получаете возможность составлять квантовые программы прямо в браузере, передвигая кирпичики мышкой. После того, как «программа» создана ее можно запустить. При этом есть два варианта: ваша программа может быть запущена как эмуляция квантового компьютера на обычном сервере IBM, и самое интересное, ваша программа может быть запущена на реальном квантовом компьютере, который находится в лаборатории IBM. Конечно, число запусков на квантовом компьютере ограничено и есть очередь.

Кто-то может спросить — а какой вообще смысл в квантовом компьютере, если его работу можно смоделировать на обычном компьютере? Ответ прост: дело в том, что этот публичный квантовый компьютер от IBM имеет всего пять кубитов и поэтому он легко может быть смоделирован на любом слабом ноутбуке. Перемножать матрицы размером 32х32 элемента совершенно простая сегодня задача. Однако, если бы кубитов было 50, то смоделировать их поведение на обычном компьютере практически нереально, нужно очень много памяти ( более 2 в 50 степени байт) чтобы только лишь хранить данные, не говоря уже об обработке. Но потренироваться писать квантовые алгоритмы можно и на пяти кубитах.

Итак, вот адрес https://quantumexperience.ng.bluemix.net/qx/experience где для начала нужно зарегистрироваться. Вот как сделал я:

Далее нужно подтвердить свой почтовый ящик и можно приступать. Вот так выглядит холст для создания квантовой программы:

На скриншоте можно увидеть маленькую программу, которая создает запутанное состояние двух кубитов:

После нажатия кнопки Simulate вы увидите результат запуска: статистику измерений состояний кубитов при тысяче повторений.

Видно, что примерно в половине случаев нулевой кубит равен 1, а первый равен 0, а в другой половине случаев — наоборот. И нет вариантов, когда оба равны нулю или оба равны единице.

Чтобы понять что означают эти квадратики и линии, что вообще такое «квантовое вычисление» можно почитать учебник «Квантовые вычисления и квантовая информация — М. Нильсен, И. Чанг»
( https://libgen.pw/item/detail/id/364034 )

В принципе, на основе этого онлайн сервиса можно писать научные статьи и уж тем более устраивать лабораторные работы для школьников и студентов. Например, можно сделать проверку неравенств Белла и другие интересные вещи (см. статью Diego García-Martín, Germán Sierra «Five Experimental Tests on the 5-Qubit IBM Quantum Computer», https://arxiv.org/abs/1712.05642 )

На всякий случай, вот ссылка на мой пост про Кота Шредингера, где показывается, как нужно понимать обозначения |вектор>.

Если вам понравился материал, пожалуйста, поделитесь им с друзьями: