квантовые компьютеры

[himdim2012]

да простят меня модераторы если я ошибся с разделом.

Всем известно, что IBM выпустил "песочницу" для квантовых компьютеров https://quantumexperience.ng.bluemix.ne ... 1597731981

Вопросы:

1. существуют ли практические результаты сего хоз-ва? результатами имеется вииду польза которое это хоз-во принесло (бизнес, наука и т.п.)
2. есть ли русскоязычные ресурсы по по этой теме?
3. например, я захотел этому поучиться программированию на квантовых компьютерах с чего начинать?

Всем спасибо за экспертное мнение...

[madschumacher]

• https://dxdy.ru/
• http://www.cyberforum.ru/computers/

и т.д. Вам в помощь.

З.Ы.

1. существуют ли практические результаты сего хоз-ва? результатами имеется вииду польза которое это хоз-во принесло (бизнес, наука и т.п.)

Ну найти простые множители числа 15 уже как-то умудрились...

[iAlex]

1. существуют ли практические результаты сего хоз-ва? результатами имеется вииду польза которое это хоз-во принесло (бизнес, наука и т.п.)

Рассчитали на семи кубитах структуру гидрида бериллия и других молекул https://www.nature.com/articles/nature23879



Дорого, зато можно публиковаться в Nature

[himdim2012]

ок, спасибо. А почему дорого? И не совсем понятно с помощью каких программ был произведен расчет?

[iAlex]

Кубит это типа аналога транзистора в процессоре или бита, только работает не как 0 и 1, а как суперпозиция 0 и 1, т.е. все значения от 0 до 1. Соответственно для этого и была написана программа назад в 70е, которая биты переводит в кубиты и наоборот
У IBM вроде 50 кубитная система, только не понятно какое время они могут быть стабильны, сейчас рекорд пребывания кубита в стабильном состоянии примерно около 38 минут https://habrahabr.ru/post/202372/ при комнатной температуре. Немного, но для квантовой химии и ее задач это значительный прорыв.
Поддерживать такую систему крайне дорого, да и цена на 1 кубит наверно не хилая, раз даже сам IBM держит всего 50 кубитов.
Вот их система кстать: https://itc.ua/blogs/vot-tak-vyiglyadit ... yuter-ibm/
В целом же нужны тысячи кубитов: https://www.rbc.ru/magazine/2018/01/5a3 ... 65dd2bb92b
В этих статьях ответы на ваши вопросы.
Можете представить какого размера будут эти компьютеры о домашнем использовании пока можно только мечтать.

[himdim2012]

про дорого все понятно, спасибо, а вот про программы не совсем. Доведем ситуацию до идиотизма: приспичило мне повторить результаты по расчету гидрида бериллия ии сделать подобную работу для публикации в Nature. Однако возможностей других кроме как "песочницы" от IBM нет. Какие программы нужно использовать, чтобы провести подобный расчет на квантовом компьютере от IBM? спасибо!

[Гесс]

По беглому просмотру статьи похоже что там софт писался под конкретную задачу. Это нормально. Были примеры квантовых расчетов где физическая реализация создавалсь под решение конкретной задачи. То есть компьютер способный решить только одну строго определенную задачу.
Счас (полгода назад) вроде гугл выпустил бесплатный пакет, OpenFermion: The Electronic Structure Package For Quantum Computers.
вон код https://github.com/quantumlib/OpenFermion
вон че то о нем https://research.googleblog.com/2017/10 ... ource.html

[iAlex]

про дорого все понятно, спасибо, а вот про программы не совсем.

Насколько я понимаю, кубитные системы программируют под конкретную задачу, в качестве аналогии можно привести программирование микроконтроллеров и всяких чипов (типа асиков для добычи биткоина https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0 ... 0%B8%D1%8F). Пишут программу, прошивают квантовый пк , получают результат. Для начала можно поиграться с arduino , чтобы понять основы такого программирования, а потом уже и до кубитов дойти. Полноценный квантовый пк еще не создан, а вот какое-то подобие процессора уже намечается. Т.н. песочницы это эмуляция работы кубитов (если проще транзисторов), причем неизвестно еще какие будут использоваться в будущем https://indicator.ru/news/2018/04/09/sv ... vyy-kubit/ и будут ли вообще, может что-то другое придумают

[himdim2012]

а как программирование на Arduino связано с квантовыми компьютерами? IBM насколько я понимаю в своей "песочнице" продвигает язык QScript. но чтобы там что-то полезное сделали (типа статьи в Nature) я про это не слышал. Также существует 19 кубитный квант. комп от Rigetti со своим языком (если я правильно понял Quil) идеально по заверению авторов заточенным под квантовую химию https://www.rigetti.com/forest и https://medium.com/rigetti/openfermion- ... e3b67acf02

так вот, я конечно поскачивал инфу которые предоставляют эти разработчики, почитаю на досуге, но абсолютно не понимаю как перейти на этих языках к каким-то практическим расчетам по химии....

[Shorku]

Ну вот да, arduino - это таки обычный С.
Майкрософт, кстати, тоже запилил свой язык - Q#, с IDE и программным эмулятором аж четырех кубитов =)

[ximi]

Насколько я понимаю, кубитные системы программируют под конкретную задачу, в качестве аналогии можно привести программирование микроконтроллеров

Эта аналогия тут не работает !

[iAlex]

Programming Your Quantum Computer: https://www.americanscientist.org/artic ... m-computer
Более расширенная статья: https://habrahabr.ru/company/mailru/blog/350208/

З.Ы. Ардуино это был просто пример, когда есть микроконтроллер, который прошивается (с обычного пк), который затем выполняет определенные функции.

[kbob]

Для "нормальный пацанов" есть активно развивающийся проект https://github.com/quantumlib/OpenFermion
Он берет данные SCF расчета из PSI4 или PySCF сохраняет их в hdf5 формате, далее генерирует код для "песочниц" типа https://www.rigetti.com/forest или https://quantumexperience.ng.bluemix.net/qx/experience

есть демка по UCCSD
https://github.com/quantumlib/OpenFermi ... demo.ipynb

но как-то сыровато, пока, зато можно поконтрибутить.

Да, еще на всякий случай статья - https://arxiv.org/pdf/1710.07629.pdf

Еще много ссылок на препринты в обсуждениях.
https://github.com/quantumlib/OpenFermion/issues/155

Обсуждение двух существенно разных вычислительных стратегий
https://github.com/quantumlib/OpenFermion/issues/153

Хочу заметить что на классических суперкомпьютерах можно симулировать квантовые до примерно 54 кубитов.

[himdim2012]

ок, спасибо. пойдем изучать, как поизучаем вернемся...

[limarodessa]

Искал на форуме темы по квантовохимическим расчетам на квантовых компьютерах. Нашел только эту тему. Я ничего не пропустил ? На форуме это единственная тема или есть ещё ?

[Гесс]

Вроде да. Даже не совсем понятно почему она здесь. Квантовые компьютеры к компьютерной химии относятся весьма слегка.

[kbob]

Вроде да. Даже не совсем понятно почему она здесь. Квантовые компьютеры к компьютерной химии относятся весьма слегка.

Квантовые компьютеры к квантовой химии относятся "очень даже", поскольку в моделирование многочастичных фермионных систем квантовый компьютер имеет преимущество над классическим.
Поскольку кубиты квантового компьютера не являются фермионами (как электроны в молекуле) необходим алгоритм взаимно однозначного отображения квантового состояния электронов в состояние квантового компьютера.
На сегодняшний день существует два конкурирующий преобразования https://arxiv.org/abs/1812.02233
Для моделирования реальных химический систем нужно примерно 5-10 кубит на электрон, то-есть при достижении квантовыми компьютерами сложности в ~1000 кубит они заменят классические в квантово-химических расчетах.
Текущий статус коммерческих и бесплатных квантовых компьютеров, показывает, что 1000 кубит не за горами.
https://quantumcomputingreport.com/scor ... bit-count/

[antabu]

Статья М.И. Дьяконов "Будет ли у нас когда-нибудь квантовый компьютер?" В защиту науки.бюллетень №21 с. 90
http://www.ras.ru/FStorage/Download.asp ... 107610b4b4

[limarodessa]

Спасибо за ответ уважаемому модератору Гесс и спасибо за полезные и интересные ссылки и пояснения уважаемому участнику обсуждения kbob. Лично мне очень бы хотелось, чтобы оптимистические оценки ув. kbob по поводу 1000 кубит согласовались с реальностью

[kbob]

Спасибо за ответ уважаемому модератору Гесс и спасибо за полезные и интересные ссылки и пояснения уважаемому участнику обсуждения kbob. Лично мне очень бы хотелось, чтобы оптимистические оценки ув. kbob по поводу 1000 кубит согласовались с реальностью, но следует учитывать и некоторые более суровые комментарии по поводу происходящего:

https://spectrum.ieee.org/computing/har ... -computing

Статья на русском http://klnran.ru/wp-content/uploads/2018/05/BVZN-21.pdf (стр.90)
Конечно подобные опасения существуют и современные квантовые компьютеры крайне несовершенны - кубиты имеют малое время декогеренции т.е количество операций которое можно провести над системой кубитов немногим превышает количество самих кубитов - квантовый объем = количество кубитов * (количество операций до декогеренции) недостаточен для серьезных вычислений, причем непонятно что сложнее - увеличить количество кубитов или время декогеренции.
Но с точки зрения химии, несмотря на то что многоэлектронная волновая функция требует экспоненциально (от количества электронов) большого количества информации для своего описания - конечным результатом вычислений является не она, а как правило или энергия или ее производные по координатам или матрица плотности (что не содержит экспоненциально большого количества информации).
Предположу, что в процессе квантовых вычислений мы даже не будем извлекать информацию о многоэлектронной волновой функции в классическом виде, так же как и при обычных квантово-химических расчетах Тбайты памяти используются для хранения промежуточных результатов в CCSD(T) и так же подвержены ошибкам, но в конечном счете нам нужна или энергия или небольшое количество других численных характеристик.
Квантовый компьютер на мой взгляд это лишь более компактное хранилище промежуточных результатов расчета.