amerikali
Yeni Üye
Qrisp: Yeni bir açık kaynak çerçevesiyle kuantum bilgisayarları programlama
Fraunhofer FOKUS, kuantum hesaplama için yeni bir çerçeve sundu: Proje açıklamasına göre Qrisp, kuantum sistemleri ve ilişkili bir çerçeve ile çalışmak için üst düzey bir programlama dilidir. Açık İletişim Sistemleri Enstitüsü’ne göre, kuantum algoritmalarının verimli ve ölçeklenebilir yazılmasını sağlamaya çalışıyor. Amaç, kuantum bilişimi geliştirici topluluğunun öncekinden daha geniş bölümlerine açmaktır.
Qrisp yaygın programlama paradigmalarını destekler
Çok sayıda işlev, kuantum kodunun yazılmasını basitleştirmeyi amaçlamaktadır: Qrisp ekibi, çerçeveyi kullanıcı dostu sözdizimi, kapsamlı belgeler ve yaygın programlama paradigmaları (değişkenler, if koşulları, döngüler gibi) için destekle tanıtır. Qrisp’teki kod, kuantum devre düzeyine kadar derlenebilir, bu da onu günümüzün kuantum devrelerini kullanan fiziksel arka uçlarının çoğuyla uyumlu hale getirir. Qrisp ile kapıdan kapıya montaj veya qubit yönetimi gibi birçok düşük seviyeli kodlama görevi otomatikleştirilmelidir.
(Resim: Sashkin/Shutterstock.com)
Üst düzey programlama dilleri C++, Python, Java, JavaScript, C# ve WebAssembly dahil olmak üzere bilgisayar programları yazmak için insan ve makine arasında bir “köprü dili” görevi görür. En eski üst düzey programlama dilleri arasında FORTRAN (Formül Çevirisi), ALGOL (Algoritmik Dil) ve LISP (Liste İşleme) bulunur, eğer Konrad Zuse’nin erken dönem dili “Plankalkül” hariç tutulursa. Makine dillerinden önemli ölçüde daha karmaşıktırlar. Mikroişlemciler talimatları doğrudan anlamazlar ve kodun bir tercüman veya derleyici kullanılarak makine diline çevrilmesi gerekir. “Üst düzey” ise öğrenme veya programlamada bir derece zorluk anlamına gelmez, ancak bu diller karmaşık görevleri programlar aracılığıyla operasyonel hale getirmeye hizmet eder.
Karmaşık ilişkileri kompakt bir şekilde ifade edin
Giderek daha karmaşık ilişkileri kompakt bir şekilde ifade edebiliyorlar ve bu daha sonra ikinci bir adımda makine koduna bölünebiliyor. Kaynak kodun okunabilirliği artar ve yinelemeli görevler azalır. Sözdizimi giderek daha fazla insan alışkanlıklarına uyarlanıyor, diller işlemci türünden büyük ölçüde bağımsız çalışıyor, makine diline (örneğin, C gibi makine ile ilgili dillere göre) gerekli çeviri nedeniyle daha yavaş ve kapsamlı izin veriyor semantik analizler.
İşlevler genelinde kuantum kaynaklarını geri dönüştürün
Kuantum hesaplamadaki en büyük engel, bireysel kuantum kapılarını ve kübitleri kontrol etmektir. “Gelişmiş bir qubit yönetim sistemi” ile geri dönüştürülmüş kuantum kaynakları, yeni çerçevedeki işlevler arasında otomatik olarak yeniden kullanılabilir. Qrisp kodu bu şekilde modüler hale getirilebilmelidir. Yazma sistemi, ölçeklenebilir algoritmalar geliştirmenin karmaşıklığını ortadan kaldıran Python altyapısına sorunsuz bir şekilde entegre edilmiştir. Qrisp, proje ekibinin “uygun bir geliştirme iş akışıyla sonuçlandığını” söylediği hafif ve hızlı kabul ediliyor. Karşılaştırma için, sitenizde iki n-bit tamsayının çarpımı olan aynı görevi yerine getiren iki kod parçacığı sağlarsınız. Bir kod parçacığı Qiskit ile, diğeri Qrisp ile yazılmıştır:
Karşılaştırma için: iki n-bitlik tamsayının çarpımı — solda Qiskit’te, sağda Qrisp’te yazılmıştır.
(Resim: Fraunhofer FOKUS)
Qrisp kombinatoryal problemleri nasıl çözer?
Ekteki yayınlanan eğitimde, ekip Qrisp’in Gezgin Satıcı Problemini veya kısaca TSP’yi çözmek için nasıl kullanılacağını açıklıyor. Bir hatırlatma olarak: TSP, teorik bilgisayar biliminden bir kombinatoryal optimizasyon problemidir. Görev, başlangıç noktası dışında hiçbir istasyonu birden fazla ziyaret etmeyecek, tüm gidiş-dönüş mümkün olduğunca kısa olacak ve ilk istasyon aynı zamanda varış noktası olacak şekilde birkaç yeri ziyaret etmek için bir dizi seçmektir. Qrisp eğitiminde sunulan çözüm, ilgili kübitleri tekrar tekrar çözülen ve diğer değişkenler için yeniden kullanılan yaklaşık on farklı kuantum değişkeni içerir.
Sunulan yaklaşım, daha önce yaygın olan QUBO tabanlı yaklaşıma göre kübit sayısı açısından daha iyi ölçeklendirilmelidir. Ekibe göre, örnek Qrisp’in “yüksek seviyeli bir dil olarak karmaşık problemler için yeni ve ölçeklenebilir çözümler sağladığını” göstermelidir. Kuantum programlama için üst düzey programlama dilleri, bu nedenle, muhtemelen kuantum bilgi biliminin geleceğinin ayrılmaz bir parçası olacaktır.
Kuantum bilişim 2025’ten itibaren yaygın olarak kullanılabilir mi?
Fizikçi ve Deutsche Bahn’ın eski CTO’su Prof. Bunun maliyetleri zamanla düşecek ve özellikle bilgi işlem süreçleri için enerji gereksinimleri, geleneksel veri merkezlerine göre önemli ölçüde daha düşük olacaktır. Jeschke, soğutulmuş kuantum sistemlerinde bile önceki enerjinin yalnızca onda birinin gerekli olduğunu, oda sıcaklığındaki sistemlerde (Jeschke’nin kendi ifadelerine göre bunu 2028 civarında beklediğini) bugün gereken enerjinin yalnızca yüzde birinin ödenmesi gerektiğini açıkladı. Gerçek zamanlı hesaplamalara sahip sistemler ve makine öğrenimi için, bilgi işlem süreçlerinin hızlandırılması önemli ilerleme sağlamalıdır.
Jeschke, kuantum hesaplamanın yakında enerji tasarruflu yüksek performanslı hesaplamayı etkinleştireceği ve dolayısıyla bir kesintiyi tetikleyeceği için, kuantum algoritmalarıyla ilgilenmeyi şiddetle tavsiye etti. Yüksek performanslı bilgi işlemde tahmin edilen enerji tasarrufu potansiyeli, Ekonomi ve İklim Koruma Bakanlığı’nın Qrisp’teki Fraunhofer FOKUS projesini finanse etmesinin nedeni de olabilir. Yazılım mimarı ve geliştiricisi Raphael Seidel ve meslektaşları Dr.-Ing. Nikolay Tcholtchev (proje yönetimi) ve web sitesine göre sorular için irtibat kişileri olan Sebastian Bock.
GitHub’da Qrisp ve Eğitim
Qrisp hakkında daha fazla bilgi proje web sitesinde bulunabilir. Qrisp, GitHub’daki Fraunhofer deposunda açık kaynak yazılım olarak mevcuttur. Başlamanız ve çerçeveye alışmanız için bir öğretici var. Ekip, “Referans” alanında Qrisp hakkında ayrıntılı belgeler sağlar.
(o)
Haberin Sonu