Googles "Quantum Computing Playground " lar deg lure med kvantalgoritmer

datamaskiner

Dario Borghino

26. mai 2014

Google 's "Quantum Computing Playground " lar datavitenskapere bli kjent med kvantalgoritmer (Bilde: Google)

Google har nettopp lansert et nytt nettbasert integrert utviklingsmiljø (IDE) som lar brukere skrive, kjøre og feilsøke programvare som bruker kvantealgoritmer. Verktøyet kan tillate datavennere å holde seg foran spillet og bli kjent med de mange quirksene av kvantalgoritmer selv før den første praktiske kvantecomputeren er bygget.

Hvorfor gå kvantum?

Uansett hvor raskt klassiske datamaskiner får, vil antall trinn de trenger for å løse et gitt problem, alltid settes av regler som gir intuitiv mening til oss. Si for eksempel at du har en gjesteliste med hundre navn skrevet i ingen bestemt rekkefølge, og at du vil søke etter et bestemt navn i listen. Du må se på navnene en etter en, sammenligne hver til navnet du leter etter, og gå gjennom hele listen hvis nødvendig (i gjennomsnitt vil det ta deg femti "prøver " for å finne en kamp, ​​ikke mer og ikke mindre).

Men hvis du har kvantemekanikk på siden din, kan du strekke reglene litt. Dette gjør kvante datamaskiner så spesielle: selv om de er helt i stand til å utføre de samme algoritmer som en klassisk datamaskin, kan de også utnytte noe "merkelig oppførsel" som bare skjer ved de minste skalaer som forstyrrelse og overlegning av quantum stater, for å gi oss svært dramatiske speedups.

Hvis du for eksempel søker en slik liste ved hjelp av en kvantealgoritme, vil det være et antall "prøver " proporsjonal med kvadratroten av antall elementer i listen, i stedet for å halve det som tidligere. Så jo lengre listen, desto større blir hastigheten. I andre kvantalgoritmer er speedupene enda mer dramatiske. For eksempel er den svært populære RSA-datakrypteringsmetoden basert på det faktum at factoring veldig store tall er beregningsmessig ekstremt vanskelig, men med en kvantecomputer blir brytningen krypteringen nesten trivial.

Quantum lekeplass

Google har nå lansert "Quantum Computing Playground, " et nettbasert IDE-grensesnitt som lar deg spille med kvantalgoritmer for deg selv, ved hjelp av et ad hoc-skriptspråk som kalles "qScript. " Bruke grensesnittet, som simulerer en GPU-akselerert kvantecomputer, du kan skrive programmer, kompilere dem, feilsøke og kjøre dem, alt fra Chrome-nettleseren din.

Programvaren kan simulere kvanteregisterer opptil 22 kvantebiter (og nei, det er ikke nok til å bryte RSA-kryptering), det kan kjøre en demo av Grover 's (quick search) og Shor ' s (rask nummerfaktorisering ) algoritmer, og kan visualisere resultatene som 2D- og 3D-grafer hvor hver linje representerer superposisjoner av qubits, mens deres farge eller høyde representerer amplitude og fase av en gitt superposisjon.

Hvis du prøver å kompilere og deretter kjøre kodesamplene, vil du legge merke til noe som kan sette deg av: samme kode returnerer noen ganger forskjellige utganger. De fleste kvantealgoritmer er probabilistiske, noe som betyr at de bare returnerer det riktige resultatet med høy grad av sannsynlighet, men ingen deterministisk sikkerhet. I en praktisk innstilling, trenger du å kjøre den samme algoritmen flere ganger for å sikre at du har det riktige svaret.

Dessverre er onlineveiledningen som Google gir for qScript-språket, ikke helt omfattende, så du trenger minst kjent med både programvareutvikling og måten kvanteportene opererer på for å få mest mulig ut av det.

Kilde: Google

Google 's "Quantum Computing Playground " lar datavitenskapere bli kjent med kvantalgoritmer (Bilde: Google)

Ønsker du en renere, raskere lasting og annonsefri leseopplevelse?
Prøv New Atlas Plus. Abonner nå for bare USD 19 per år.

Anbefalt Redaksjonens