Квантовое будущее: Microsoft выпускает бесплатную предварительную версию пакета средств разработки Quantum Development Kit
Вы хотите научиться программировать на квантовом компьютере? Теперь для этого есть специальный пакет средств разработки.
Microsoft выпускает бесплатную предварительную версию пакета средств квантовой разработки Quantum Development Kit, включающего язык программирования Q#, эмулятор квантовых вычислений и другие ресурсы для людей, желающих начать писать приложения для квантового компьютера. Q# — совершенно новый язык программирования, созданный специально для квантовых вычислений.
Пакет Quantum Development Kit, анонсированный на конференции Microsoft Ignite в сентябре, ориентирован на разработчиков, желающих научиться программировать на квантовых компьютерах, независимо от того, являются ли девелоперы экспертами в квантовой физике.
Этот пакет тесно интегрирован со средой разработки Microsoft Visual Studio, поэтому некоторые его аспекты будут знакомы тем, кто уже разрабатывает приложения на других языках программирования. Для работы необходим входящий в состав пакета локальный квантовый эмулятор, позволяющий эмулировать около 30 логических кубитов (logical qubits) квантовой вычислительной мощности на типичном ноутбуке. Это позволит разработчикам выполнять отладку квантового кода и тестировать программы на обычных компьютерах.
Для решения более серьезных задач Microsoft предлагает эмулятор в облаке Azure, позволяющий эмулировать более 40 логических кубитов квантовой мощности.
В дополнение к этому пакету Microsoft готовит полный комплект документации, библиотек и примеров программ. Это позволит всем желающим получить необходимые знания, чтобы начать экспериментировать с уникальными для квантовых систем аспектами вычислений, такими как квантовая телепортация.
Квантовая телепоротация — способ безопасной передачи информации между используемыми в квантовых вычислениях битами (кубитами), связанными квантовым состоянием, называемым квантовой запутанностью.
«Мы надеемся, что эксперименты с телепортацией и другими интересными вещами заинтригуют людей», — говорит Криста Свор (Krysta Svore), ведущий исследователь из Microsoft, глава группы разработки квантового ПО и эмулятора.
Пакет средств разработки позволит создавать приложения, которые можно уже сейчас запустить на эмуляторе квантового компьютера и которые смогут работать на топологическом квантовом компьютере, разрабатываемом Microsoft для общецелевых квантовых вычислений.
«Прелесть в том, что этот код не придется менять, когда мы запустим его на квантовом оборудовании», — говорит Свор.
От искусственного интеллекта до изменения климата
Эксперты считают, что квантовые компьютеры позволят ученым решить некоторые из самых сложных мировых проблем, таких как мировой голод и пагубные последствия изменения климата. Отчасти это связано с тем, что квантовые компьютеры смогут за несколько часов или минут выполнить объем вычислений, с которым даже самые мощные классические современные компьютеры не справятся до конца времен.
Ожидается также, что квантовые компьютеры помогут совершить прорыв в таких областях, как искусственный интеллект.
Например, многие текущие достижения в ИИ частично основаны на машинном обучении, при котором системе дается набор данных, позволяющий ей научиться распознавать слова, звуки или объекты.
По словам Свор, эмулятор квантового компьютера позволяет ученым уже сейчас понять, как можно создавать квантовые алгоритмы для подобных исследований в области ИИ. Как показывает тестирование на эмуляторе, квантовые алгоритмы быстрее находят в данных менее явные образцы, что приведет к значительным продвижениям в таких областях, как распознавание речи, компьютерное зрение и обработка естественного языка.
«Потенциал огромен, и мы пока едва коснулись его поверхности», — говорит Свор.
Топологические квантовые компьютеры
Пакет средств квантовой разработки является частью плана Microsoft по созданию надежной, полноценной системы для квантовых вычислений, включающей все необходимое — от квантового оборудования до полного набора программного обеспечения. Исследователи из Microsoft работают также над проектами, связанными с криптографией и безопасностью в мире квантовых вычислений.
Подход Microsoft основан на разработке кубита более надежного типа — топологического, который, как считают эксперты из Microsoft, обеспечит более подходящую базу для практических квантовых вычислений с возможностью масштабирования.
Одна из главных сложностей квантовых вычислений состоит в том, что для кубитов необходимы специфические условия. Например, для их хранения требуются очень низкие температуры, иначе они могут искажать информацию и разрушаться.
Из-за этого в большинстве подходов к построению кубитов необходима коррекция множества ошибок или разработка способов надежной передачи информации. У топологических кубитов коррекция ошибок обеспечивается самими физическими принципами построения кубита. Это облегчает масштабирование и получение надежных результатов, а также позволяет решать задачи, превосходящие возможности классических компьютеров, используя для этого меньше кубитов, чем в других квантовых системах.
Понятно, что квантовая физика — очень сложный предмет, и даже некоторые из умнейших людей планеты признаются, что испытывают трудности с его пониманием.
Как заметил Тодд Холмдал (Todd Holmdahl), вице-президент Microsoft по квантовым вычислениям, это и есть задача Microsoft — разобраться с квантовой физикой и предоставить инструменты, такие как Quantum Development Kit, которые смогут использовать люди без ученой степени по квантовой физике. Мы надеемся, что эти инструменты сделают мощь квантовых вычислений доступной многим людям.
«Разработчики получат уже знакомые инструменты и сервисы, — говорит Холмдал. — Конечно, будет присутствовать специфика квантовых вычислений, но наша цель — максимально облегчить разработчикам, знающим и ценящим нас, использование этих новых инструментов, способных качественно ускорить решение некоторых задач. То, что потребует миллиард лет обработки на классическом компьютере, на квантовом можно сделать за пару часов».
Ссылки по теме (на английском языке):
