12

Microsoft Q# – zamień swoją maszynę w komputer kwantowy

Udostępniony przez Microsoft Quantum Development Kit pozwala na zupełnie nowe podejście do wyzwań obliczeniowych. Możemy programować tak, jak gdybyśmy posiadali komputer kwantowy. Bo choć do stworzenia takich maszyn jeszcze długa droga, musimy zacząć się przygotowywać na ich nadejście.

Jakiś rok temu Microsoft zapowiedział przejście od teorii do praktyki. Specjalnie stworzony zespół zaczął budować komputer kwantowy. Choć do ukończenia prac jeszcze daleko, na konferencji Ignite we wrześniu tego roku ogłoszono, że na ukończeniu są prace nad językiem programowania, który posłuży do stworzenia algorytmów wykorzystywanych w takich komputerach.

I właśnie teraz została wydana darmowa wersja preview tego środowiska. Microsoft udostępnił również symulator, w którym developerzy mogą przetestować stworzone przez siebie algorytmy. W połączeniu z dokumentacją techniczną i materiałami treningowymi ma zainteresować to światem komputerów kwantowych większe grono osób niż sami fizycy.

Przypomnijmy, że o komputerach kwantowych od lat mówi się jako o wyjściu technologii komputerowych ze ślepego zaułka i wielokrotnym zwiększeniu mocy obliczeniowej. Miało by to pomóc w pracy nad tak skomplikowanymi zagadnieniami jak sztuczna inteligencja. Komputery kwantowe mają też poradzić sobie z procesami, których obecne maszyny nie rozumieją, np. modelowaniem natury. Zajęcie się skutkami zmian klimatycznych czy głodem na świecie uderza już w bardzo podniosłe nuty.

Kubit nową jednostką informacji

Dzięki wykorzystaniu zasad mechaniki kwantowej bity mają zastąpić nowe jednostki informacji. To kubity czyli kwantowe bity (quantum bit). Microsoft poprzez programowanie w Visual Studio chce pokazać, w jaki sposób dział logika wielowartościowa i jakie dzięki temu można osiągnąć korzyści.

Zajmujące się wieloma zmiennymi jednocześnie kubity miałyby opracowywać skomplikowane zadania zdecydowanie szybciej niż współczesne komputery oparte na krzemie. Informacje podawane przez Microsoft działają na wyobraźnię. W jego symulatorze 29 kubitów przekłada się na wykorzystanie 8 GB pamięci operacyjnej, 31 kubitów to już 32 GB pamięci podczas gdy 40 kubitów wymaga jej aż 16 TB.

Nie podlega wątpliwości fakt, że fizyka kwantowa to bardzo rozbudowane i trudne do zrozumienia zagadnienie. Tym bardziej więc chwalebna jest próba przełożenia jej na coś bardziej zrozumiałego dla programistów. Po opanowaniu języka Microsoftu możliwe ma być płynne przejście na komputery kwantowe, gdy już te wreszcie zostaną wyprodukowane.

Dostrzegane są już również zagrożenia związane z wydajnością komputerów kwantowych. Byłyby one w stanie z łatwością złamać współcześnie stosowane zabezpieczenia. Konieczne jest więc stworzenie np. nowych sposobów na szyfrowanie danych. I w szerszym kontekście, przygotowanie się na nadejście momentu, w którym takie maszyny się pojawią.

Microsoft nie jest jedyną firmą pracującą nad komputerami kwantowymi. Nad tak obiecującym projektem pracują również inni giganci, z których wymieńmy chociażby Google czy Intela. Z pewnością wizja wdrożenia największej zmiany jakościowej od kilkudziesięciu lat jest kusząca. Obliczenia zajmujące współczesnym komputerom miliardy lat, mogłyby zostać wykonane w ciągu godzin i dni. Zapewne więc znajdą się chętni do sprawdzenia rozwiązań Microsoftu dających przedsmak tych innowacji. Zobaczymy ile będą musieli poczekać, na możliwość wykorzystania swoich algorytmów na prawdziwych maszynach kwantowych. Na razie nikt nie podejmuje się określenia, kiedy mogłyby się zakończyć prace nad ich stworzeniem.

Źródło: microsoft via techpowerup