IBM Q Experience'i kasutamise alustamine

Oleme jõudnud ajastusse, kus saate kasutada kvantarvutit omaenda kodu mugavusest. Kvantteekonna alustamiseks on vaja vaid IBM Q Experience.

Selles juhendis näitan teile, kuidas lihtsat katset üles seada. Täpsemalt näitan teile, kuidas häälestada mängu esimene kiiks puzzle Hello Quantum.

IBM Q Experience juurde minemiseks peate vaid klõpsama siin. See viib teid heliloojana tuntud jaotisse, mis peaks välja nägema nagu allpool olev pilt.

Helilooja on see, kuhu kirjutate oma kvantprogrammid. Vaikimisi käivitab see tõelise kvantprotsessori, mida tuntakse ibmqx4, viie kvittiga. Kuid keskendugeme hoopis millelegi pisut lihtsamale. Seadistagem helilooja vaid kahe vuti jaoks.

Selleks klõpsame kõigepealt paremas ülanurgas oleval nupul Uus. Siis peame valima nime. Selle näite korral panen Hello Quantumis üles esimese mõistatuse, siis panen sellele nime.

Järgmine töö on valida, kas töötada ühega päris seadmetest või käivitada millegi erineva simulatsioone. Tahame vabadust, mida viimane meile annab, seetõttu klõpsame allosas nuppu „Kohandatud topoloogia”.

Lõpuks peame muutma kasutatavate tsüklite ja bittide arvu. Hello Quantumis käsitleme protsesse, kus kaks vbitit muutuvad kaheks bitiks ja seega vajame mõlemaid kahte. Kui see on tehtud, klõpsake allosas nuppu „Määra topoloogia”.

Nüüd on meil oma helilooja, kellega mängida.

Parempoolsed ruudud tähistavad erinevaid toiminguid, mida saame teha oma juppidega. Peame vaid lohistama need joontele. Esimese pusle algse oleku seadistamiseks peame 1. kvartali piiresse lohistama ja X üle minema.

Ja see on tehtud töö! Vaatame nüüd, kas see tegi seda, mida me ootasime.

Hello Quantumi esimene pusle näeb välja nagu allpool olev pilt. Vasakul asuva qubiti alumine ring on valge, mis tähendab, et see väljastab kindlalt 1. Parempoolse kvabi alumine ring on must, mis tähendab, et see on kindlasti 0.

See, kuidas saame alumiste ringide väljundid, on mõõtevärava abil. Selle leiate paremal asuvas väravate jaotises allapoole kerimisel.

Mõlema alumise ringi vaatamiseks lohistame mõõtevärava lihtsalt mõlemale reale. Kui me seda teeme, küsib ta, millise nime me tulemuseks saadud bitile nimetame. Vajutage lihtsalt nuppu „OK”, sest vaikevalikud on meie jaoks parimad.

Kui mõlemad väravad on paigas, on aeg tulemusi saada. Selleks klõpsake nuppu „simuleerida”.

Kui te pole veel sisse loginud, peate seda tegema. Saate konto luua lihtsalt IBM Q Experience jaoks või oma olemasolevate sotsiaalmeedia kontodega sisse logida.

Kui kogu administraator on valmis, näete tulemustekraani. See näitab tulemusi histogrammi kujul.

Sel juhul on ainult üks võimalik tulemus. Riba alt vaadates näeme, et see on tulemus 10, mis tähendab tulemust 1 vasakpoolse kvadiidi jaoks ja 0 parema jaoks. Täpselt ootuspäraselt!

Vaatame nüüd parimaid ringe. Selleks peame muutma küsimusi, mida küsime neilt.

Nüüd saame histogrammi, kus toimub veel natuke.

Nüüd on neli võimalikku tulemust: 00, 01, 10 ja 11. Simulaator käivitab protsessi 100 korda ja leiab, et 11 tuleb välja 25% ajast, 10 tuleb välja 23% ajast jne.

Kui juhite seda ise, leiate peaaegu kindlasti erinevaid numbreid. Tegelikult peaksid nad kõik välja tulema sama tõenäosusega - 25%. Kuid kuna me kasutame ainult piiratud arvu proove, näeme alati selliseid statistilisi kõrvalekaldeid.

Igal juhul näeme, et mõlemad vutid annavad juhuslikult vastuse 0 või 1. Ja see on täpselt see, mida me eeldame Hello Quantumi esimesele mõistatusele.

Teeme nüüd veel ühe näite. Seadistame 4. taseme - 1. mõistatus - algseisu.

Lihtsaim viis seda teha on kõigepealt muuta sihtseisund ja seejärel liikuda tagasi algseisundisse.

Sihtrežiimis on vasakul kvabitil must ülemine ring ja paremal qubitil valge ülemine ring. Kui olete mänginud Hello Quantumit ja lugenud jaotist „Lisateave” või kui olete seda artiklit lugenud, on loodetavasti selge, et selle saab seadistada nii, nagu alloleval pildil.

Sellelt taseme 4 - pusle 1 algseisundisse jõudmiseks on vaja vaid CZ-d. Selle saamiseks märkige kõigepealt jaotise väravate ruut „Täpsemalt” ja kerige seejärel alla. CZ leiate alamprogrammide alt. Peame ainult selle välja lohistama.

Alamprogrammid on väravad, mille saate ise teha, ja CZ on toodud näitena. Seetõttu ei saa see omaenda kohandatud sümbolit. Selle asemel saab see lihtsalt alamprogrammide üldise sümboli.

Siin tulevad sisse a ja b. Kahe vutiprogrammi alamprogrammid teevad tavaliselt igas vutis erinevaid asju ning seetõttu on vaja a ja b jälgida, milline vbit on. Kuid CZ puhul võiks need tegelikult ära jätta. Nii et pole vaja nende pärast liiga palju muretseda.

Kui soovite käivitada töid päris seadmes, ei saa te ühtegi alamprogrammi kasutada. Kuid ärge muretsege, CZ-i saamiseks on veel üks viis.

Trikk on kasutada väravat, mis näeb välja pisut CZ. Seda tuntakse CNOT-na.

Üks peamisi erinevusi CNOT ja CZ vahel on see, et see pole sümmeetriline: peame olema ettevaatlikud, millisele suunale me selle suuname. Nelikpunkt, mis saab väikese täpi, mängib teistsugust rolli kui see, millel on suur täpp.

Kvitside rollide ümberpööramiseks rakendame värava lihtsalt vastupidi.

Mõlemal juhul nimetatakse väikese asjaga qubitit juhtimiseks ja sihtmärgiks see, millel on suur täpp.

Selles artiklis andsime kolm erinevat seletust CZ toimimise kohta. Sarnaselt on CNOTi mõju kohta kolm lugu. Kuid tavaliselt keskendume ainult ühele: CNOT kas ei tee midagi sihtkvibti jaoks või annab sellele X-värava, sõltuvalt sellest, mida sihtmärk teeb.

See on peaaegu täpselt sama, mis meie seletused CZ kohta. Ainus erinevus on see, et rakendada võib X, mitte Z. Ja kuna me teame, kuidas muuta X X-ks, saame CNOT-i muuta CZ-ks. Kõik, mida vajame, on paar H-väravat.

Selle abil saate teha kõik soovitud CZ-i väravad mis tahes seadmes.

Tere, kvanttasandid

Alustamiseks oleme kõigi Hello Quantumi mõistatuste jaoks valmistanud lähteseisundid. Vaadake lihtsalt allolevaid linke.

1. tase

  • Pusle 1
  • Mõistatus 2
  • Mõistatus 3
  • Mõistatus 4
  • Mõistatus 5
  • Mõistatus 6
  • Mõistatus 7
  • Pusle 8
  • Mõistatus 9
  • Mõistatus 10

2. tase

  • Pusle 1
  • Mõistatus 2
  • Mõistatus 3
  • Mõistatus 4

3. tase

  • Pusle 1
  • Mõistatus 2
  • Mõistatus 3
  • Mõistatus 4

4. tase

  • Pusle 1
  • Mõistatus 2
  • Mõistatus 3
  • Mõistatus 4
  • Mõistatus 5
  • Mõistatus 6
  • Mõistatus 7
  • Pusle 8
  • Mõistatus 9
  • Mõistatus 10
  • Mõistatus 11 kuvab korraga kaks olekut: 11a ja 11b