El Compositor IBM Quantum y el Quantum Lab IBM (anteriormente conocido colectivamente como el IBM Quantum Experience ) forman una plataforma en línea que permite el acceso público y premium para la computación cuántica basados en la nube servicios proporcionados por IBM Quantum. Esto incluye acceso a un conjunto de prototipos de procesadores cuánticos de IBM, un conjunto de tutoriales sobre computación cuántica y acceso a un libro de texto interactivo. A febrero de 2021, hay más de 20 dispositivos en el servicio, seis de los cuales están disponibles gratuitamente para el público. Este servicio se puede utilizar para ejecutar algoritmos y experimentos , y explorar tutoriales y simulaciones sobre lo que podría ser posible concomputación cuántica
Los procesadores cuánticos de IBM se componen de qubits transmon superconductores , ubicados en un refrigerador de dilución en la sede de IBM Research en el Centro de Investigación Thomas J. Watson . Los usuarios interactúan con un procesador cuántico a través del modelo de cálculo del circuito cuántico . Los circuitos se pueden crear gráficamente con Quantum Composer o mediante programación dentro de los cuadernos Jupyter del Quantum Lab. Los circuitos se crean utilizando Qiskit y se pueden compilar en OpenQASM para su ejecución en sistemas cuánticos reales.
Historia
- El servicio se lanzó en mayo de 2016 como IBM Quantum Experience [1] con un procesador cuántico de cinco qubit y un simulador de correspondencia conectados en un patrón en forma de estrella. En este momento, los usuarios solo podían interactuar con el hardware a través de la GUI del compositor cuántico. Los circuitos cuánticos también se limitaron a las puertas específicas de dos qubit disponibles en el hardware.
- En julio de 2016, IBM lanzó el foro de la comunidad IBM Quantum Experience. Esto fue reemplazado posteriormente por un espacio de trabajo de Slack.
- En enero de 2017, IBM realizó una serie de adiciones a IBM Quantum Experience, [2] incluyendo el aumento del conjunto de interacciones de dos qubit disponibles en el procesador cuántico de cinco qubits, expandiendo el simulador a topologías personalizadas de hasta veinte qubits y permitiendo los usuarios interactúen con el dispositivo y el simulador utilizando código en lenguaje ensamblador cuántico.
- En marzo de 2017, IBM lanzó Qiskit [3] para permitir a los usuarios escribir código más fácilmente y ejecutar experimentos en el procesador cuántico y el simulador. También se agregó una guía de usuario para principiantes.
- En mayo de 2017, IBM puso a disposición un procesador adicional de 16 qubit en el servicio IBM Quantum. [4]
- En enero de 2018, IBM lanzó un programa de premios cuánticos, que alojó en IBM Quantum Experience. [5]
- En mayo de 2019 se realizó una gran revisión del servicio, incluida la adición de cuadernos Jupyter alojados en la web y la integración con el libro de texto Qiskit interactivo y en línea. [6]
- Después de un rediseño en marzo de 2021, se hizo una mayor distinción entre la GUI del compositor y los cuadernos Jupyter. El nombre de IBM Quantum Experience se retiró a favor de los nombres separados IBM Quantum Composer e IBM Quantum Lab . [7]
IBM Quantum Composer
Quantum Composer es una interfaz gráfica de usuario (GUI) diseñada por IBM para permitir a los usuarios construir varios algoritmos cuánticos o ejecutar otros experimentos cuánticos. Los usuarios pueden ver los resultados de sus algoritmos cuánticos ejecutándolos en un procesador cuántico real o usando un simulador. Los algoritmos desarrollados en Quantum Composer se denominan "partitura cuántica", en referencia al Quantum Composer que se asemeja a una hoja musical. [8]
El compositor también se puede utilizar en modo de secuencia de comandos, donde el usuario puede escribir programas en el idioma OpenQASM. A continuación se muestra un ejemplo de un programa muy pequeño, creado para una computadora IBM de 5 qubits. El programa le indica a la computadora que genere el estado, un estado GHZ de 3 qubits , que se puede considerar como una variante del estado de Bell , pero con tres qubits en lugar de dos. Luego mide el estado, obligándolo a colapsar a uno de los dos posibles resultados, o .
incluir "qelib1.inc" qreg q [ 5 ]; // asigna 5 qubits (establecido automáticamente en | 00000>) creg c [ 5 ]; // asigna 5 bits clásicosh q [ 0 ]; // Transformada de Hadamard qubit 0 cx q [ 0 ], q [ 1 ]; // Transformada X de pauli condicional (es decir, "CNOT") de qubits 0 y 1 // En este punto tenemos un estado Bell de 2 qubit (| 00> + | 11>) / sqrt (2)cx q [ 1 ], q [ 2 ]; // esto expande el entrelazamiento al tercer qubitmedir q [ 0 ] -> c [ 0 ]; // esta medida colapsa toda la medida de estado de 3 qubit q [ 1 ] -> c [ 1 ]; // por lo tanto, qubit 1 y 2 leen el mismo valor que qubit 0 medida q [ 2 ] -> c [ 2 ];
Cada instrucción en el lenguaje QASM es la aplicación de una puerta cuántica , la inicialización de los registros de chips a cero o la medición de estos registros.
Uso
- En 2018, IBM informó que había más de 80.000 usuarios de IBM Quantum Experience, que colectivamente han realizado más de 3 millones de experimentos. [9]
- Muchos artículos académicos han sido publicados por investigadores que han realizado experimentos utilizando el servicio. [10] [11]
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- Los profesores universitarios han integrado ejemplos y experimentos basados en el servicio IBM Quantum en sus planes de estudio educativos. [28]
- La Dra. Christine Corbett Moran, becaria postdoctoral en el Instituto de Tecnología de California , utilizó el servicio IBM Quantum mientras realizaba una investigación en la Antártida . [29]
- Tara Tosic, estudiante de física en la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), utilizó el servicio IBM Quantum mientras investigaba en el Ártico . [30]
- La gente también ha utilizado el servicio IBM Quantum para diversos fines no académicos. Un usuario ha comenzado a desarrollar juegos utilizando el servicio IBM Quantum, [31] incluido uno titulado "acorazados cuánticos". [32]
Referencias
- ^ "IBM hace que la computación cuántica esté disponible en IBM Cloud para acelerar la innovación" . 2016-05-04.
- ^ "Actualización de IBM Quantum Experience" .
- ^ "La computación cuántica obtiene una API y un SDK" . 2017-03-06.
- ^ "Beta acceda a nuestra actualización a IBM QX" .
- ^ "Now Open: Prepárate cuánticamente con nuevos premios científicos para profesores, estudiantes y desarrolladores" . 2018-01-14.
- ^ "IBM presenta Beta de la plataforma de desarrollo cuántico de próxima generación" . 2021-02-10.
- ^ "Anuncio de IBM Quantum Composer and Lab" . 2021-03-02.
- ^ "Experiencia IBM Quantum" . Experiencia cuántica . IBM . Consultado el 3 de julio de 2017 .
- ^ "IBM colabora con las principales empresas emergentes para acelerar la computación cuántica" . 2018-04-05.
- ^ "Documentos de la Comunidad QX" .
- ^ "Investigación del IBM Quantum Hub en la Universidad de Melbourne" .
- ^ Rundle, RP; Tilma, T .; Samson, JH; Everitt, MJ (2017). "Reconstrucción del estado cuántico simplificada: un método directo para la tomografía". Physical Review A . 96 (2): 022117. arXiv : 1605.08922 . Código Bibliográfico : 2017PhRvA..96b2117R . doi : 10.1103 / PhysRevA.96.022117 .
- ^ Corbett Moran, Christine (29 de junio de 2016). "Quíntuple: un simulador de computadora cuántica Python 5-qubit para facilitar la computación cuántica en la nube". arXiv : 1606.09225 [ quant-ph ].
- ^ Huffman, Emilie; Mizel, Ari (29 de marzo de 2017). "Violación del macrorrealismo no invasivo por un qubit superconductor: Implementación de una prueba de Leggett-Garg que aborda el vacío legal de la torpeza". Physical Review A . 95 (3): 032131. arXiv : 1609.05957 . Código bibliográfico : 2017PhRvA..95c2131H . doi : 10.1103 / PhysRevA.95.032131 .
- ^ Deffner, Sebastian (23 de septiembre de 2016). "Demostración de invariancia asistida por entrelazamiento en la experiencia cuántica de IBM" . Heliyon . 3 (11): e00444. arXiv : 1609.07459 . doi : 10.1016 / j.heliyon.2017.e00444 . PMC 5683883 . PMID 29159322 .
- ^ Huang, He-Liang; Zhao, You-Wei; Li, Tan; Li, Feng-Guang; Du, Yu-Tao; Fu, Xiang-Qun; Zhang, Shuo; Wang, Xiang; Bao, Wan-Su (9 de diciembre de 2016). "Experimentos de cifrado homomórfico en la plataforma de computación cuántica en la nube de IBM". arXiv : 1612.02886 [ cs.CR ].
- ^ Wootton, James R (1 de marzo de 2017). "Demostrando trenzado no abeliano de defectos de código de superficie en un experimento de cinco qubit". Ciencia y Tecnología Cuántica . 2 (1): 015006. arXiv : 1609.07774 . Bibcode : 2017QS & T .... 2a5006W . doi : 10.1088 / 2058-9565 / aa5c73 .
- ^ Fedortchenko, Serguei (8 de julio de 2016). "Un experimento de teletransportación cuántica para estudiantes de pregrado". arXiv : 1607.02398 [ quant-ph ].
- ^ Berta, Mario; Wehner, Stephanie; Wilde, Mark M (6 de julio de 2016). "Incertidumbre entrópica y reversibilidad de la medida". Nueva Revista de Física . 18 (7): 073004. arXiv : 1511.00267 . Código bibliográfico : 2016NJPh ... 18g3004B . doi : 10.1088 / 1367-2630 / 18/7/073004 .
- ^ Li, Rui; Álvarez Rodríguez, Unai; Lamata, Lucas; Solano, Enrique (23 de noviembre de 2016). "Sumadores cuánticos aproximados con algoritmos genéticos: una experiencia cuántica de IBM". Mediciones cuánticas y metrología cuántica . 4 (1): 1–7. arXiv : 1611.07851 . Código Bib : 2017QMQM .... 4 .... 1L . doi : 10.1515 / qmetro-2017-0001 .
- ^ Hebenstreit, M .; Alsina, D .; Latorre, JI; Kraus, B. (11 de enero de 2017). "Computación cuántica comprimida utilizando IBM Quantum Experience". Phys. Rev. A . 95 (5): 052339. arXiv : 1701.02970 . doi : 10.1103 / PhysRevA.95.052339 .
- ^ Alsina, Daniel; Latorre, José Ignacio (11 de julio de 2016). "Prueba experimental de las desigualdades de Mermin en una computadora cuántica de cinco qubit". Physical Review A . 94 (1): 012314. arXiv : 1605.04220 . Código bibliográfico : 2016PhRvA..94a2314A . doi : 10.1103 / PhysRevA.94.012314 .
- ^ Linke, Norbert M .; Maslov, Dmitri; Roetteler, Martin; Debnath, Shantanu; Figgatt, Caroline; Landsman, Kevin A .; Wright, Kenneth; Monroe, Christopher (28 de marzo de 2017). "Comparación experimental de dos arquitecturas de computación cuántica" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 114 (13): 3305–3310. doi : 10.1073 / pnas.1618020114 . PMC 5380037 . PMID 28325879 .
- ^ Devitt, Simon J. (29 de septiembre de 2016). "Realización de experimentos de computación cuántica en la nube". Physical Review A . 94 (3): 032329. arXiv : 1605.05709 . Código bibliográfico : 2016PhRvA..94c2329D . doi : 10.1103 / PhysRevA.94.032329 .
- ^ Steiger, Damian; Haner, Thomas; Troyer, Matthias (2018). "ProjectQ: un marco de software de código abierto para la computación cuántica". Quantum . 2 : 49. arXiv : 1612.08091 . doi : 10.22331 / q-2018-01-31-49 .
- ^ Santos, Alan C. (2017). "O Computador Quântico da IBM eo IBM Quantum Experience". Revista Brasileira de Ensino de Física . 39 (1). arXiv : 1610.06980 . doi : 10.1590 / 1806-9126-RBEF-2016-0155 .
- ^ Caicedo-Ortiz, HE; Santiago-Cortés, E. (2017). "Construyendo compuertas cuánticas con la computadora cuántica en la nube de IBM" [Construyendo puertas cuánticas con la computadora cuántica en la nube de IBM] (PDF) . Revista de Ciencia e Ingeniería (en español). 9 : 42–56.
- ^ Sheldon, Sarah (10 de junio de 2016). "Los estudiantes intentan descifrar el código cuántico" .
- ^ No, Chris (26 de julio de 2016). "Experiencias cuánticas: preguntas y respuestas con Christine Corbett Moran de Caltech" .
- ^ Tosic, Tara (16 de noviembre de 2018). "IBM Q en el Ártico: 76,4 ° Norte" . Blog de investigación de IBM .
- ^ Wootton, James (12 de marzo de 2017). "Por qué necesitamos hacer juegos cuánticos" .
- ^ Wootton, James (7 de marzo de 2017). "Quantum Battleships: el primer juego multijugador para una computadora cuántica" .
enlaces externos
- Experiencia IBM Quantum