Квантовая платформа IBM

Квантовая платформа IBM
Тип сайта	Облачные квантовые вычисления
Владелец	ИБМ
URL-адрес	квантовые вычисления .ibm .с
Регистрация	Необходимый
Запущен	май 2016 г .; 8 лет назад
Текущий статус	Активный

IBM Quantum Platform (ранее известная как IBM Quantum Experience ) — это онлайн-платформа, обеспечивающая общедоступный и премиальный доступ к облачным службам квантовых вычислений, предоставляемым IBM . Сюда входит доступ к набору прототипов квантовых процессоров IBM, набору учебных пособий по квантовым вычислениям и доступ к интерактивному учебнику. По состоянию на февраль 2021 года на сервисе насчитывается более 20 устройств, шесть из которых находятся в свободном доступе. Эту услугу можно использовать для запуска алгоритмов и экспериментов , а также для изучения учебных пособий и моделирования возможностей квантовых вычислений .

Квантовые процессоры IBM состоят из сверхпроводящих трансмонных кубитов , расположенных в холодильниках разбавления в штаб-квартире IBM Research в Исследовательском центре Томаса Дж. Уотсона . Пользователи взаимодействуют с квантовым процессором посредством квантовой схемы модели вычислений . Схемы можно создавать либо графически с помощью Quantum Composer, либо программно с помощью блокнотов Jupyter Quantum Lab. Схемы создаются с использованием Qiskit и могут быть скомпилированы в OpenQASM для выполнения в реальных квантовых системах.

История

Услуга была запущена в мае 2016 года под названием IBM Quantum Experience. ^{[ 1 ]} с пятикубитным квантовым процессором и согласующим симулятором, соединенными по звездообразной схеме. В то время пользователи могли взаимодействовать с оборудованием только через графический интерфейс квантового композитора. Квантовые схемы также были ограничены конкретными двухкубитными вентилями, доступными на оборудовании.

В июле 2016 года IBM запустила форум сообщества IBM Quantum Experience. Впоследствии оно было заменено рабочим пространством Slack.

В январе 2017 года IBM внесла ряд дополнений в IBM Quantum Experience: ^{[ 2 ]} включая увеличение набора двухкубитных взаимодействий, доступных на пятикубитном квантовом процессоре, расширение симулятора до пользовательских топологий до двадцати кубитов и предоставление пользователям возможности взаимодействовать с устройством и симулятором с использованием кода на языке квантового ассемблера.

В марте 2017 года IBM выпустила Qiskit. ^{[ 3 ]} чтобы пользователям было легче писать код и проводить эксперименты на квантовом процессоре и симуляторе. Также было добавлено руководство пользователя для начинающих.

В мае 2017 года IBM предоставила дополнительный 16-кубитный процессор в сервисе IBM Quantum. ^{[ 4 ]}

В январе 2018 года IBM запустила программу квантовых наград, которую она разместила на IBM Quantum Experience. ^{[ 5 ]}

В мае 2019 года служба была полностью переработана, включая добавление блокнотов Jupyter, размещенных в Интернете, и интеграцию с онлайн-интерактивным учебником Qiskit. ^{[ 6 ]}

После редизайна в марте 2021 года между графическим интерфейсом композитора и блокнотами Jupyter стало больше различий. Название IBM Quantum Experience было заменено отдельными названиями IBM Quantum Composer и IBM Quantum Lab . ^{[ 7 ]} Теперь это все вместе называется IBM Quantum Platform .

IBM Quantum Composer

Quantum Composer — это графический пользовательский интерфейс (GUI), разработанный IBM, позволяющий пользователям создавать различные квантовые алгоритмы или проводить другие квантовые эксперименты. Пользователи могут увидеть результаты своих квантовых алгоритмов, запустив их на реальном квантовом процессоре или используя симулятор. Алгоритмы, разработанные в Quantum Composer, называются «квантовой партитурой», имея в виду, что Quantum Composer напоминает музыкальный лист. ^{[ 8 ]}

Композитор также можно использовать в режиме сценариев, где вместо этого пользователь может писать программы на языке OpenQASM . Ниже приведен пример очень маленькой программы, созданной для 5- кубитного компьютера IBM. Программа дает команду компьютеру сгенерировать квантовое состояние. $|\Psi \rangle ={\frac {1}{\sqrt {2}}}\left(|000\rangle +|111\rangle \right)$ , 3-кубитное состояние GHZ , которое можно рассматривать как вариант состояния Белла , но с тремя кубитами вместо двух. Затем он измеряет состояние, заставляя его рухнуть к одному из двух возможных результатов: $|000\rangle$ или $|111\rangle$ .

include "qelib1.inc"
qreg q[5];                // allocate 5 qubits (set automatically to |00000>)
creg c[5];                // allocate 5 classical bits

h q[0];                   // Hadamard-transform qubit 0
cx q[0], q[1];            // conditional pauli X-transform (ie. "CNOT") of qubits 0 and 1
                          // At this point we have a 2-qubit Bell state (|00> + |11>)/sqrt(2)

cx q[1], q[2];            // this expands entanglement to the 3rd qubit

measure q[0] -> c[0];     // this measurement collapses the entire 3-qubit state
measure q[1] -> c[1];     // therefore qubit 1 and 2 read the same value as qubit 0
measure q[2] -> c[2];

Каждая инструкция на языке QASM — это применение квантового вентиля микросхемы , инициализация регистров нулями или измерение этих регистров.

Использование

В 2018 году IBM сообщила, что насчитывается более 80 000 пользователей IBM Quantum Experience, которые в совокупности провели более 3 миллионов экспериментов. ^{[ 9 ]}

Многие научные статьи были опубликованы исследователями, проводившими эксперименты с использованием этого сервиса. ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}^{[ 12 ]}^{[ 13 ]}^{[ 14 ]}^{[ 15 ]}^{[ 16 ]}^{[ 17 ]}^{[ 18 ]}^{[ 19 ]}^{[ 20 ]}^{[ 21 ]}^{[ 22 ]}^{[ 23 ]}^{[ 24 ]}^{[ 25 ]}^{[ 26 ]}^{[ 27 ]}

Ссылки

^ «IBM делает квантовые вычисления доступными в IBM Cloud для ускорения инноваций» . 04.05.2016.
^ «Обновление IBM Quantum Experience» . Архивировано из оригинала 29 января 2019 г. Проверено 6 апреля 2017 г.
^ «Квантовые вычисления получают API и SDK» . 06.03.2017.
^ «Бета-доступ к нашему обновлению до IBM QX» . Архивировано из оригинала 31 января 2019 г. Проверено 19 мая 2017 г.
^ «Теперь открыто: будьте готовы к квантовой работе с новыми научными призами для профессоров, студентов и разработчиков» . ИБМ . 14 января 2018 г.
^ «IBM представляет бета-версию квантовой платформы разработки следующего поколения» . ИБМ . 10 февраля 2021 г.
^ «Анонс IBM Quantum Composer and Lab» . 2021-03-02.
^ «Опыт IBM Quantum» . Квантовый опыт . ИБМ. Архивировано из оригинала 25 мая 2018 года . Проверено 3 июля 2017 г.
^ «IBM сотрудничает с ведущими стартапами для ускорения квантовых вычислений» . ИБМ . 05.04.2018.
^ «Документы сообщества QX» . Архивировано из оригинала 22 марта 2019 г. Проверено 24 мая 2018 г.
^ «Исследование IBM Quantum Hub в Мельбурнском университете» . 20 апреля 2021 г.
^ Рандл, РП; Тилма, Т.; Самсон, Дж. Х.; Эверитт, MJ (2017). «Реконструкция квантового состояния стала проще: прямой метод томографии». Физический обзор А. 96 (2): 022117. arXiv : 1605.08922 . Бибкод : 2017PhRvA..96b2117R . дои : 10.1103/PhysRevA.96.022117 .
^ Корбетт Моран, Кристина (29 июня 2016 г.). «Quintuple: симулятор квантового компьютера с 5 кубитами Python для облегчения облачных квантовых вычислений». arXiv : 1606.09225 [ квант-ph ].
^ Хаффман, Эмили; Мизель, Ари (29 марта 2017 г.). «Нарушение неинвазивного макрореализма сверхпроводящим кубитом: реализация теста Леггетта-Гарга, устраняющего лазейку в неуклюжести». Физический обзор А. 95 (3): 032131. arXiv : 1609.05957 . Бибкод : 2017PhRvA..95c2131H . дои : 10.1103/PhysRevA.95.032131 .
^ Деффнер, Себастьян (23 сентября 2016 г.). «Демонстрация инвариантности с помощью запутанности в IBM Quantum Experience» . Гелион . 3 (11): e00444. arXiv : 1609.07459 . doi : 10.1016/j.heliyon.2017.e00444 . ПМЦ 5683883 . ПМИД 29159322 .
^ Хуан, Хэ-Лян; Чжао, Ю-Вэй; Ли, Фэн-Гуан, Ю-Тао, Чжан, Шуо; шифрованию на платформе облачных квантовых вычислений IBM». 2016). «Эксперименты по гомоморфному 12 ( 1): 120305. arXiv : 1612.02886 . Бибкод : 2017FrPhy..12l0305H . doi : 10.1007/s11467-016- . 0643- 9 .S2CID 17770053 .
^ Вуттон, Джеймс Р. (1 марта 2017 г.). «Демонстрация неабелева переплетения дефектов поверхностного кода в эксперименте с пятью кубитами». Квантовая наука и технология . 2 (1): 015006. arXiv : 1609.07774 . Бибкод : 2017QS&T....2a5006W . дои : 10.1088/2058-9565/aa5c73 . S2CID 44370109 .
^ Федорченко, Сергей (8 июля 2016 г.). «Квантовый эксперимент по телепортации для студентов». arXiv : 1607.02398 [ квант-ph ].
^ Берта, Марио; Венер, Стефани; Уайльд, Марк М. (6 июля 2016 г.). «Энтропийная неопределенность и обратимость измерений». Новый журнал физики . 18 (7): 073004. arXiv : 1511.00267 . Бибкод : 2016NJPh...18g3004B . дои : 10.1088/1367-2630/18/7/073004 . S2CID 119186679 .
^ Ли, Руи; Альварес-Родригес, Унаи; Ламата, Лукас; Солано, Энрике (23 ноября 2016 г.). «Приблизительные квантовые сумматоры с генетическими алгоритмами: квантовый опыт IBM». Квантовые измерения и квантовая метрология . 4 (1): 1–7. arXiv : 1611.07851 . Бибкод : 2017QMQM....4....1L . дои : 10.1515/qmetro-2017-0001 . S2CID 108291239 .
^ Хебенстрейт, М.; Альсина, Д.; Латорре, Дж.И.; Краус, Б. (11 января 2017 г.). «Сжатые квантовые вычисления с использованием IBM Quantum Experience». Физ. Преподобный А. 95 (5): 052339. arXiv : 1701.02970 . дои : 10.1103/PhysRevA.95.052339 . S2CID 118958024 .
^ Альсина, Дэниел; Латорре, Хосе Игнасио (11 июля 2016 г.). «Экспериментальная проверка неравенств Мермина на пятикубитном квантовом компьютере». Физический обзор А. 94 (1): 012314. arXiv : 1605.04220 . Бибкод : 2016PhRvA..94a2314A . дои : 10.1103/PhysRevA.94.012314 . S2CID 119189277 .
^ Линке, Норберт М.; Маслов Дмитрий; Реттелер, Мартин; Дебнатх, Шантану; Фиггатт, Кэролайн; Ландсман, Кевин А.; Райт, Кеннет; Монро, Кристофер (28 марта 2017 г.). «Экспериментальное сравнение двух архитектур квантовых вычислений» . Труды Национальной академии наук . 114 (13): 3305–3310. arXiv : 1702.01852 . Бибкод : 2017PNAS..114.3305L . дои : 10.1073/pnas.1618020114 . ПМК 5380037 . ПМИД 28325879 .
^ Девитт, Саймон Дж. (29 сентября 2016 г.). «Проведение экспериментов по квантовым вычислениям в облаке». Физический обзор А. 94 (3): 032329. arXiv : 1605.05709 . Бибкод : 2016PhRvA..94c2329D . дои : 10.1103/PhysRevA.94.032329 . S2CID 119217150 .
^ Штайгер, Дамиан; Ханер, Томас; Тройер, Матиас (2018). «ProjectQ: платформа программного обеспечения с открытым исходным кодом для квантовых вычислений». Квантовый . 2 : 49. arXiv : 1612.08091 . Бибкод : 2018Количество...2...49S . дои : 10.22331/кв-2018-01-31-49 . S2CID 6758479 .
^ Сантос, Алан К. (2017). «Квантовый компьютер IBM и квантовый опыт IBM». Бразильский журнал преподавания физики . 39 (1). arXiv : 1610.06980 . дои : 10.1590/1806-9126-RBEF-2016-0155 .
^ Кайседо-Ортис, HE; Сантьяго-Кортес, Э. (2017). «Создание квантовых шлюзов с помощью облачного квантового компьютера IBM» ( PDF) . Журнал науки и техники (на испанском языке). 9 : 42–56. дои : 10.46571/JCI.2017.1.7 .

Внешние ссылки