เราเรียนรู้ที่จะเลิกกังวลเกี่ยวกับการเผยแพร่หรือพินาศและรักเพียงแค่การทำวิจัยควอนตัม

เราเรียนรู้ที่จะเลิกกังวลเกี่ยวกับการเผยแพร่หรือพินาศและรักเพียงแค่การทำวิจัยควอนตัม

เครดิตฟรี

ในการสร้างระบบนิเวศที่ประสบความสำเร็จสำหรับเทคโนโลยีควอนตัม เราต้องคิดใหม่เกี่ยวกับวิธีการวิจัย การสอน และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์
เขียนโดย Guillermo Garcia-Perez, Sabrina Maniscalco, Matteo Rossi และ Boris Sokolov
พวกเราไม่มีใครเชื่ออย่างแท้จริงว่ามันเป็นไปได้ การวิจัยจากแนวคิดสู่ผลลัพธ์ในสองวัน?

สล็อต

นี่คือเรื่องราวของการที่ทีมของเราก่อตั้งโดยนักศึกษาระดับปริญญาเอก ปริญญาเอกสองคน และอาจารย์หนึ่งคนในช่วงสุดสัปดาห์ด้วยคำถามวิจัยที่น่าสนใจและมีประสิทธิภาพสำหรับเทคโนโลยีควอนตัม แก้ปัญหาด้วยการทำงานร่วมกัน พบแอปพลิเคชันที่มีประโยชน์มากมาย พบกับเพื่อนเก่าที่กระโดดขึ้นไปบนเรือและช่วยในโครงการ คิดค้นเครื่องมือสร้างภาพใหม่สำหรับระบบควอนตัมหลายตัว เข้ารหัสแพ็คเกจ Qiskit ที่เกี่ยวข้อง และทำให้พร้อมใช้งานสำหรับคำขอดึงใน Github โต้ตอบและพูดคุยกับผู้ชาญฉลาดกว่าร้อยคนและ ผู้คลั่งไคล้คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สนุกสนาน เพลิดเพลินกับทิวทัศน์ที่สวยงามตระการตาของเทือกเขาแอลป์สวิสเซอร์แลนด์ ไปที่ดิสโก้กลางแจ้งธีม 007 บนภูเขาสูง 3000 เมตร เพลิดเพลินกับความมหัศจรรย์บนเส้นทางเฟอร์ราตา และกลับบ้านเพื่อเขียนบทความ ซึ่งตอนนี้คือ ส่งไปยังวารสารที่มีผลกระทบสูง – ทั้งหมดภายในหนึ่งสัปดาห์! และ,
เรื่องราวนี้เกิดขึ้นที่Qiskit Camp Europeซึ่งจัดโดย IBM Qiskit Community Team ที่มีวิสัยทัศน์เมื่อเดือนกันยายนที่ผ่านมา และทำให้เราตั้งคำถามและคิดใหม่ว่าเรากำลังทำงานอยู่ในแวดวงวิชาการอย่างไร ประสบการณ์ของเราที่ Qiskit Camp Europe สอนเราว่าบางทีอาจมีวิธีการค้นคว้าที่มีประสิทธิภาพ สนุกกว่า และน่าสนใจมากกว่า และพวกเขายังไม่ได้สำรวจเกือบทั้งหมด
เราไม่ได้วิจัยเพื่อตีพิมพ์ เราทำวิจัยเพราะเรารักการคิดร่วมกัน เรายังเชื่อว่าการวิจัยในเทคโนโลยีควอนตัมสามารถช่วยแก้ปัญหาสำคัญระดับโลกในยุคของเราได้ แต่แท้จริงแล้ว ในทุกขั้นตอนของอาชีพนักวิชาการ สาเหตุหลักของความเครียดนั้นเกิดจากสองปัจจัยที่พิจารณาว่า “การอยู่รอด” เป็นสิ่งสำคัญ: ความจำเป็นในการเผยแพร่ (จำนวนมากและในวารสารที่มีผลกระทบสูง) และความจำเป็นในการดึงดูด (จำนวนมาก) ของ) เงินทุน การอยู่ภายใต้ปัจจัยความเครียดจากพิษทั้งสองอย่างต่อเนื่องได้ผลักดันให้นักวิจัยที่มีความสามารถอย่างไม่น่าเชื่อจำนวนมากที่อยู่นอกสถาบันการศึกษา และทำให้เกิดภาวะซึมเศร้าและปัญหาทางจิตอื่นๆ แก่หลายคนที่ตัดสินใจอยู่ต่อ [1–3] ถึงเวลาต้องยอมรับว่าวิธีอนุรักษ์นิยมมาตรฐานในการทำวิจัยควรมาพร้อมกับวิธีคิดและการทำงานร่วมกันแบบใหม่: กล้าหาญมากขึ้น สำรวจมากขึ้น มีความคิดสร้างสรรค์มากขึ้น
มันไม่ง่ายเลยที่จะอธิบายจิตวิญญาณของค่าย Qiskit มันเป็นส่วนผสมของความตื่นเต้น อะดรีนาลีนสำหรับความท้าทาย การเร่งให้ทันกำหนดเวลา มุ่งมั่นที่จะทำให้ดีที่สุดเท่าที่จะทำได้ และดำดิ่งลงไปในโปรเจ็กต์ ทั้งหมดนี้ได้รับการขยายโดยบรรยากาศที่สร้างขึ้นโดยทั้งกลุ่มความรู้สึกของการใช้ชีวิตร่วมกันที่ไม่เหมือนใครและประสบการณ์ที่ไม่อาจลืมได้
ทีมงานจะถูกสร้างขึ้นหลังจากการเสนอไอเดียเบื้องต้น คำถามที่ทีมของเรา ซึ่งเรียกว่าIf Quantum ได้ตัดสินใจแก้ไขปัญหานั้นค่อนข้างจะเป็นเรื่องทั่วไป: เราจะทราบได้อย่างไรว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นควอนตัมจริงๆ เราจะตรวจสอบและอธิบายลักษณะ “ควอนตัม” ในคอมพิวเตอร์ควอนตัมหรือเครื่องจำลองได้อย่างไร เมื่อเราดำเนินการอภิปรายกันต่อไป ประเด็นเหล่านี้มีความเฉพาะเจาะจงและมุ่งเน้นมากขึ้น: เราจะอนุมานเครือข่ายที่ซับซ้อนของสหสัมพันธ์ควอนตัม (เช่น การพัวพัน) ที่สร้างขึ้นแบบไดนามิกเมื่อมีการเรียกใช้โปรแกรมควอนตัมและใช้อัลกอริทึมควอนตัมได้อย่างไร

คำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้ยากอย่างน่าประหลาดใจ และถึงแม้จะมีความพยายามของนักวิจัยจำนวนมากจากทั่วทุกมุมโลก แต่ก็ได้รับคำตอบเพียงบางส่วนเท่านั้น แก่นแท้ของความยากนี้คือความจริงที่ว่า เนื่องจากนักฟิสิกส์ควอนตัมรู้ดีเกินไป การระบุลักษณะสถานะควอนตัมของระบบหลายคบิตจึงเป็นปัญหาที่ยากมาก: ความซับซ้อนของมันเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณด้วยจำนวนคิวบิต
การสร้างสถานะของระบบควอนตัมทั่วไปขึ้นใหม่ต้องใช้กระบวนการที่เรียกว่าการตรวจเอกซเรย์สถานะควอนตัม อย่างไรก็ตาม การตรวจเอกซเรย์ควอนตัมนั้น “แพง” มาก เนื่องจากจำนวนการวัดที่จำเป็นในการสร้างสถานะขึ้นใหม่จะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณด้วยจำนวน qubits ทำให้งานนี้แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยสำหรับอุปกรณ์ไม่กี่ qubit ในหลายกรณี ก็เพียงพอที่จะระบุคุณสมบัติของคิวบิตทุกคู่ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการตรวจเอกซเรย์คู่ แม้ว่าจะง่ายกว่าการตรวจเอกซเรย์แบบเต็ม แต่ก็ยังเป็นงานที่ยากมากที่จะทำการทดลอง โดยทั่วไปต้องใช้พหุนามการตั้งค่าการวัดจำนวนหนึ่งในจำนวน qubits
ระหว่าง Qiskit Camp Europe เราค้นพบวิธีลดจำนวนการตั้งค่าการวัดดังกล่าวแบบทวีคูณ ทำให้สามารถเอกซเรย์คู่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ยิ่งกว่านั้น เราได้แนะนำวิธีการแสดงภาพควอนตัมและความสัมพันธ์แบบคลาสสิกในแง่ของเครือข่ายมัลติเพล็กซ์ ซึ่งเป็นแนวคิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในทฤษฎีเครือข่าย แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่ได้สำรวจในขอบเขตควอนตัม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เครือข่ายมัลติเพล็กซ์เป็นเครือข่ายแบบหลายชั้นชนิดพิเศษ โดยในแต่ละเลเยอร์ลิงก์จะแสดงคุณสมบัติบางอย่างของสถานะที่ลดขนาด 2 บิต: การพัวพัน ข้อมูลร่วมกันของควอนตัม ความบริสุทธิ์ ความสัมพันธ์แบบคลาสสิก และอื่นๆ เครือข่ายมัลติเพล็กซ์ช่วยให้เราศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างเลเยอร์ต่างๆ ได้ ซึ่งเป็นการเปิดทางให้เครื่องมือตรวจสอบใหม่ทั้งหมดสำหรับการทำความเข้าใจและกำหนดลักษณะควอนตัมภายในคอมพิวเตอร์ควอนตัม
การใช้งานรวมถึงการกำหนดลักษณะและการเปรียบเทียบอุปกรณ์ การจำลองควอนตัมของระบบสสารควบแน่น การทำความเข้าใจการเกิดขึ้นของความเป็นจริงคลาสสิกจากโลกควอนตัม การวิเคราะห์การขนส่งในเครือข่ายควอนตัม (ชีวภาพ การสื่อสาร ประดิษฐ์) รายละเอียดของผลของเราสามารถพบได้ใน preprint ของเรา“Pairwise เครือข่ายเอกซ์เรย์สำหรับระบบควอนตัมหลายตัว” arXiv: 1909.12814
ขับรถกลับจากเทือกเขาแอลป์สวิสไปสนามบินซูริค เราไม่สามารถหยุดพูดถึงแนวคิดทั้งหมดที่เรามีในเวลาเพียงไม่กี่วันได้ เราแบ่งปันความทรงจำเกี่ยวกับการอภิปรายทางวิทยาศาสตร์ เพื่อนใหม่ เรื่องตลกไร้สาระ วิวภูเขาที่สวยงาม คืนการทำงานที่นอนไม่หลับ ที่สำคัญที่สุด เรากลับบ้านโดยเชื่อว่ามีบางอย่างขาดหายไปในแนวทางการวิจัยแบบเดิมของเรา
หากเราต้องการสร้างระบบนิเวศสำหรับเทคโนโลยีควอนตัมทั่วโลก เราต้องคิดใหม่เกี่ยวกับวิธีการวิจัย การสอน และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ เราจำเป็นต้องส่งเสริมประสบการณ์ที่ส่งเสริมการสำรวจ นำความสนุกสนานและความสนุกสนานกลับมา สร้างบรรยากาศของความท้าทายที่ไม่มีการแข่งขัน และตระหนักถึงความสำคัญของสถานที่และการตั้งค่าสำหรับกิจกรรมทางปัญญาที่สร้างสรรค์ที่สร้างแรงบันดาลใจ
Qiskit Advocates ทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดกับทีมวิจัยและพัฒนาของ IBM ที่ทำงานเกี่ยวกับการคำนวณควอนตัม เราโต้ตอบตามความจำเป็นกับทุกคนที่มีส่วนร่วมในการแข่งขันครั้งเดียวในอาชีพนี้เพื่อบรรลุเป้าหมาย: กับนักฟิสิกส์ รองประธานองค์กร นักทฤษฎี วิศวกร นักเขียนโค้ด ผู้จัดการโซเชียลมีเดีย และผู้ประกาศข่าวประเสริฐ เราได้รับการฝึกอบรมเพิ่มเติมในเซสชันวิดีโอสด ซึ่งขณะนี้ได้เปลี่ยนค่าย Qiskit ด้วยตนเองแล้ว เนื่องจากวิกฤตสุขภาพของ COVID-19 ที่กำลังดำเนินอยู่ คุณจะพบว่าตัวเองเป็นวิทยากรต้อนรับในการประชุมและกลุ่มผู้ใช้

สล็อตออนไลน์

Qiskit สนับสนุนหลักใบหน้าออกไปด้านนอก , ยืมมือหลายพันคนเทลงในช่องที่น่าตื่นเต้นนี้และหาทางของพวกเขาจากมุมของโลกเพื่อทุกQiskit หย่อนกับคำถามและปัญหาที่เกิดขึ้นตั้งแต่ประถมลึกลับ คุณจะได้พบกับผู้ที่ได้รับมอบหมายให้เข้าร่วมในนามของพันธมิตรทางธุรกิจของ IBM Q กับนักวิชาการ นักวิทยาศาสตร์ และผู้ที่มีความอยากรู้อยากเห็นเท่านั้น
คุณมีส่วนร่วมกับ IBM Research ในขณะที่ยังคงพูดอย่างอิสระในนามของคุณจากส่วนลึกของการต่อสู้ของคุณเอง สิ่งนี้ทำให้ความช่วยเหลือที่คุณมอบให้นั้นมีค่าเป็นพิเศษ เนื่องจากเป็นความช่วยเหลือส่วนบุคคลอย่างแท้จริง
คุณได้รับป้ายผู้สนับสนุน Qiskit:
โดยการมีส่วนร่วมที่ได้รับการพิสูจน์แล้วในการรักษาฐานรหัส
โดยมีทัศนคติที่เป็นประโยชน์ตามที่ทีมงานยอมรับ
โดยผ่านการทดสอบเพื่อแสดงว่าคุณได้รับพื้นฐานทางคณิตศาสตร์แล้ว
รหัส Qiskit
บางคนเรียนรู้ที่จะเขียนโค้ดสำหรับปัญหาในมือ คนอื่น ๆ เรียนรู้เกี่ยวกับชุดปัญหาจากการแฮ็ครหัส คุณไม่จำเป็นต้องเป็นนักฟิสิกส์เพื่อพัฒนา Qiskit: ดังสุภาษิตของ Zen ” กระโดดแล้วตาข่ายจะปรากฏขึ้น ”
Qiskit เป็นกรอบงานที่มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ไม่สามารถตรึงไว้ได้เนื่องจากความเป็นจริงทางทฤษฎีและวิศวกรรมของโดเมนปัญหาที่อยู่นั้นหมุนวนไปทั่วภูมิประเทศเช่นพายุทอร์นาโด ค่าคงที่เดียวคือการเปลี่ยนแปลง
Qiskit เปิดแหล่งที่มา บน Github Qiskit ถูกห่อหุ้มด้วยสายพานลำเลียงสำหรับการผสานรวมที่ล้ำสมัยและต่อเนื่อง ทุกสิ่งที่คุณจินตนาการควรมีอยู่ที่นั่น คุณกำลังฟอร์กข้อมูล เข้ารหัสคุณสมบัติและความแปลกใหม่ หรือเพียงแค่จัดการกับจุดบกพร่องที่น่ารำคาญ คำขอดึงหลายสิบรายการเปิดอยู่ในช่วงเวลาใดก็ตาม
Qiskit อยู่เหนือ IBM มันเป็นโครงการที่มาของแท้เปิดที่ยืนอยู่บนตัวของมันเองและมีการใช้ทั้งสองโดยคู่ค้าและคู่แข่งของไอบีเอ็ม Q
Qiskit แบ่งออกเป็นโครงการหลัก “4–1/2”:
Terraเป็นโครงสร้างสถาปัตยกรรมสำหรับเตรียมการคำนวณควอนตัมและประมวลผลบนอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์หรือเครื่องจำลอง มันคือคณิตศาสตร์ มันคือการควบคุมงาน และมันมีสิ่งอำนวยความสะดวกในการแสดงภาพจำนวนหนึ่ง แบ็กเอนด์เป้าหมาย ไม่ว่าจะเป็นฮาร์ดแวร์หรือแบบจำลอง สามารถใช้แทนกันได้: Terra เองมีตะขอสำหรับแบ็กเอนด์ต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นของ IBM หรือของบุคคลที่สาม
Aerเป็นโปรแกรมจำลองแบ็กเอนด์สำหรับ Terra หรือจะเรียกว่าเป็นชุดอุปกรณ์จำลองสถานการณ์ ทั้งแบบใช้ CPU และ GPU มันเป็นเครื่องจำลองการพำนักในท้องถิ่นของ Qiskit
Ignisเป็นไลบรารีสถิติสำหรับการกำหนดลักษณะและการแก้ไขควอนตัมข้อผิดพลาด
Aquaเป็นระดับอัลกอริธึมสูงสุดที่นำเสนอโดย Qiskit Aqua นำเสนออัลกอริธึมการจัดแสดง แต่โดยพื้นฐานแล้ว มันคือเฟรมเวิร์กระดับบนสุดซึ่งจะใช้เข้ารหัส “พื้นฐาน” ในท้ายที่สุดของแอปพลิเคชันการคำนวณควอนตัมที่ส่งมอบได้
IBM Q Providerคือ “1/2” ซึ่งเป็นปลั๊กอินแบ็กเอนด์ที่เชื่อมต่อ Qiskit กับฮาร์ดแวร์ควอนตัมของแท้และโปรแกรมจำลองซอฟต์แวร์ในระบบคลาวด์
[NPC4]ความท้าทาย
ไม่มีความท้าทายอื่นใดเทียบได้กับ Qiskit ในด้านการเข้ารหัสโอเพนซอร์ส มันเหมือนกับอยู่ในทีมเคอร์เนล Linux หรือทีมคอมไพเลอร์ GCC คูณด้วยความเร็วที่สถาปัตยกรรมกลายพันธุ์ ยังไม่มีใครสามารถพูดได้อย่างชัดเจนว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่วางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์จะเป็นอย่างไร แนวทางฮาร์ดแวร์ที่ยังคงมองว่าเป็นไปได้ในปัจจุบัน ได้แก่ :
ตัวนำยิ่งยวด transmon qubit-based
โฟโตนิก
ทอพอโลยี
กับดักไอออน
การหลอมด้วยควอนตัม
ทุกอย่างปลอดภัยและเป็นกิจวัตรเช่นเดียวกับการปีนหน้าผาหรือเครื่องร่อน และง่ายเหมือนปาร์กัวร์
ฉันคิดว่าสิ่งที่สำคัญสำหรับคุณคือมีโครงการที่เปิดกว้างซึ่งทีมหลักมีพนักงานที่มีจิตใจดีที่สุดในสาขาซึ่งทุกคนยุ่งมาก แต่ก็พร้อมที่จะต้อนรับคุณในฐานะเพื่อน นักวิ่งมาราธอนวิ่งกางแขนออกไปยังขอบฟ้าใหม่
ฉันชื่อ Vicente Pina Canelles นักฟิสิกส์ที่ผันตัวเป็นวิศวกรซอฟต์แวร์ควอนตัม และฉันเป็นผู้ใช้ Qiskit ฉันถูกถามหลายครั้งว่า Qiskit แตกต่างจากกรอบหรือภาษาอื่นๆ ของการคำนวณควอนตัมอย่างไร ในความคิดของฉัน ชุมชนขนาดใหญ่ที่สร้างขึ้นรอบๆ นั้น บวกกับทุกอย่างที่เกิดจากชุมชนนั้นที่ทำให้ Qiskit แตกต่างออกไป สำหรับฉัน การทำงานด้วยการสนับสนุนที่เครือข่ายผู้คนสามารถมอบให้คุณทำได้ง่ายกว่า นอกจากนี้ เฟรมเวิร์กยังได้รับการปรับปรุงอย่างรวดเร็วด้วยเครื่องมือและแอปพลิเคชันใหม่ทั้งหมดที่เขียนขึ้นโดยผู้ใช้เองบางส่วนอย่างต่อเนื่อง
ฉันมาเป็นผู้สนับสนุน Qiskit ได้อย่างไร
การติดต่อครั้งแรกของฉันกับชุมชน Qiskit อยู่ที่งานที่ IBM จัดขึ้นในสวิตเซอร์แลนด์: Qiskit Camp Europe 2019 หัวใจของงานคือการแฮ็กกาธอนตลอด 24 ชั่วโมง แม้จะมีความยาวแต่คุณก็สามารถสัมผัสได้ถึงจิตวิญญาณของทีมและการทำงานร่วมกัน และความคิดสร้างสรรค์ก็ไหลออกมาอย่างอิสระ ผลลัพธ์ที่ได้คือโครงการต่างๆ มากมาย ทั้งหมดมีส่วนช่วยในการแก้ปัญหาที่แตกต่างกันอย่างมาก
ในขณะที่เราอยู่ที่นั่น IBMers แจ้งให้เราทราบว่ากระบวนการสรรหาสำหรับโปรแกรมนวนิยายจะเริ่มต้นในเร็ว ๆ นี้ – The โปรแกรมสนับสนุน Qiskit พวกเขาบอกเราว่าในตอนแรก เป้าหมายหลักของโครงการคือการส่งเสริมการทำงานร่วมกันระหว่างสมาชิกของชุมชน และในอนาคตก็จะให้ประโยชน์อื่นๆ มากมาย ฉันไม่ค่อยรู้โอกาสดีๆ ทั้งหมดที่จะออกมาจากมัน!
การเป็นผู้สนับสนุน Qiskit มีความหมายต่อฉันอย่างไร
เมื่อฉันเริ่มวางแผนบทความนี้ ฉันคิดว่าจะแบ่งส่วนนี้ออกเป็นสองส่วน: สิ่งที่ฉันทำสำหรับโปรแกรมและสิ่งที่โปรแกรมทำเพื่อฉัน อย่างไรก็ตาม ในไม่ช้าฉันก็รู้ว่าฉันไม่สามารถแยกพวกเขาออกจากกันได้ สิ่งนี้เข้าใจได้ง่ายมากหากคุณจำไว้ว่า Qiskit เป็นโครงการโอเพนซอร์ซที่เป็นแกนหลัก ปรัชญาเบื้องหลังโอเพ่นซอร์สคือทุกคนทำงานเพราะทุกคนได้รับประโยชน์จากมัน และในทางกลับกัน ทั้งสองสิ่งไปด้วยกัน
[NPC5]เป็นตัวอย่างเฉพาะของสิ่งนี้ สิ่งหนึ่งที่เราทำอย่างสม่ำเสมอในฐานะผู้สนับสนุน Qiskit คือการสาธิตสดของงานล่าสุดของเราสำหรับผู้สนับสนุนรายอื่นๆ ด้วยวิธีนี้ เราสามารถสอนและเรียนรู้จากกันและกันอย่างสม่ำเสมอโดยคำนึงถึงปรัชญาโอเพนซอร์สและผลประโยชน์ร่วมกัน เมื่อเร็ว ๆ นี้ ฉันได้สาธิตหัวข้อที่ฉันโปรดปรานในข้อมูลควอนตัม: การเดินควอนตัม คู่ควอนตัมของการเดินสุ่มแบบคลาสสิก แม้ว่าการสาธิตนี้ อาจถือได้ว่าเป็นสิ่งที่ “ฉันทำเพื่อโปรแกรม” แต่ฉันก็ได้รับผลตอบรับเชิงบวกมากมายและข้อมูลเชิงลึกที่ให้ความกระจ่างเกี่ยวกับปัญหาที่ซับซ้อนมากขึ้นบางอย่างในโปรเจ็กต์ของฉัน และที่สำคัญกว่านั้น มันยังกลายเป็นเมล็ดพันธุ์สำหรับการทำงานร่วมกันในอนาคตกับผู้สนับสนุนรายอื่นๆ โดยใช้การสาธิตดั้งเดิมของฉันเป็นจุดเริ่มต้น