• úvod
  • témata
  • události
  • tržiště
  • diskuze
  • nástěnka
  • přihlásit
    registrace
    ztracené heslo?
    MAKROUSEKKvantové počítače a programování
    LOJZA
    LOJZA --- ---
    TADEAS
    TADEAS --- ---
    Beyond Quantum Computation: Constructor Theory | Chiara Marletto, Oxford University
    https://youtu.be/B2SSJmE0TeM
    RAGUPKI
    RAGUPKI --- ---
    KRAL_KAREL_IV: Monte Carlo je z povahy paralelizovatelná metoda, a navíc pokud už ho člověk musí použít pro samplování nějakého děje, pak je to proto, že je ten děj velmi složitý. Pokud má být složitý děj být spočitatelný kvantovým počítačem, musí to být řekněme už opravdový počítač, ne dedikovaný obvod optimalizovaný pro jeden typ úlohy. Proto si taky potřebují 7500 qubitů. No a vzhledem k tomu, jak je takový kvantový počítač technicky náročný a jak dlouho bude trvat, než bude realizovatelný, tak bych spíš viděl jako mnohem levnější a efektivnější prostě to počítat klasicky. Kolikrát víc výpočetní síly mám, tolikrát rychlejší to bude. Ono to rapidní zrychlení kvantovým počítáním je vykoupeno tím, jak prudce roste náročnost s počtem qubitů. Mám za to (ovšem přiznávám, že jen intuitivně), že pokud má totiž člověk opravdu využít té "kvantové výhody", která se projeví až škálováním s počtem qubitů, tak musí mít možnost pracovat se superpozicemi na celém systému. A udržet superpozici 7500 částic bez nějaké dekoherence a chyb je teda pořádný masakr, nechci vidět už jen ten obvod, který by to entangloval a po cestě by se mu to nerozsypalo :-) Ale musíme snít :-)
    RAGUPKI
    RAGUPKI --- ---
    Pokud tomu dobře rozumím, Google připravil velmi komplexní stav 31 qubitů, který je díky své nelokalitě ("rozprostřené" kvantové provázanosti) poměrně odolný vůči lokálním chybám při kvantovém počítání. Pokud tu někdo rozumí topologickému kvantovému počítání nebo obecně topologickým stavům hmoty, rád bych si to nechal vysvětlit blíže.
    [2104.01180] Realizing topologically ordered states on a quantum processor
    https://arxiv.org/abs/2104.01180
    MAKROUSEK
    MAKROUSEK --- ---
    Ze by Cinani to mysleli s praktickymi aplikacemi vazne?

    The world's first integrated quantum communication network
    https://phys.org/...etwork.html?fbclid=IwAR0VaJ1jwE672J2LGu6WLshI7JH8ULVTl1Od-25legOugOngcRVl8zEC4b0
    KRAL_KAREL_IV
    KRAL_KAREL_IV --- ---
    MAKROUSEK: To zní jako fakt zajímavá práce. Optimalizace by pomocí quantových počítačů měla jít, ale stav je dnes bohužel spíš takovýhle: https://scitechdaily.com/tiny-quantum-computer-solves-real-logistics-optimization-problem/ A ty neuronky zní jako to, co říkali lidi řešící jiné praktické problémy: tahle technika by byla super, ale pořád nedává dobré výsledky, tahle má tenhle problém. Takže to vždycky byla nějaká kombinace plus heuristiky.
    SLIWOWITZ
    SLIWOWITZ --- ---
    RAGUPKI: Skládání klasického CPU z NAND hradel jako hra je i zadarmo na webu https://nandgame.com/
    Postupuje se po úrovních, kde hráči zůstávají složitější prvky, které postavil minule. Bylo by super mít něco takového i v kvantové variantě. Web-based simulátorů je dost, ale nevím o ničem, co by mělo i ten herní aspek (resp. tutorial/výukový - postupně plním úkoly od základních po težké).
    QWWERTY
    QWWERTY --- ---
    ad hry aneb learning by playing
    Quantum Game with Photons
    http://play.quantumgame.io/
    "An in-browser simulation & visualization of quantum mechanics. The go-to place for learning quantum before the quantum computing revolution takes off."

    a offtopic uchylny hry s asemblerem, hradlama, molekulama, etc.. - Zachtronics
    RAGUPKI
    RAGUPKI --- ---
    LOJZA: Možnosti kvantového počítání se stále posouvají na všech platformách, ale máš pravdu, že je to pořád na úrovni jednotlivých hradel. Takže jako kdyby si člověk v klasické informatice skládal z hradel addery, aby mohl sečíst dvě celá čísla apod. :-) U chycených iontů je v tomto velmi aktivní například skupina prof. Blatta v Innsbrucku, kde už myslím mají ty plošné pasti, ve které se nad malinkou destičkou chytí jednotlivé ionty do matice a lze na ně různě svítit a nechat je interagovat navzájem. Pokud vím, zabývají se hodně error korekcí, tedy opravdu to tlačí k nějakému serióznějšímu kvantovému počítání. Ono totiž když má vaše hradlo "přesnost" (pro zájemce fidelity) třeba 90% nebo i 99%, tak je na nějaké větší škále nepoužitelné, protože těch chyb bude prostě moc. Na platformě fotoniky jsem zaregistroval, že se nějací důležití profesoři dali dohromadi a založili firmu (to je teď móda :-)), udělali mediální kampaň, dostali obrovské peníze a prohlašují, že sestrojí fotonický kvantový počítač, tak jsem zvědavý. Tam je asi jediný způsob, jak to naškálovat, integrace na čip. Jenže tam je taky problém, že jakmile se ty optické vlnovody vypálí, tak už s tím člověk moc nepohne. Zatímco do normální optické dráhy se může vrazit vlnová destička, do integrovaného obvodu už nic nedáte. No a interferometrickou visibilitu, která bude určovat "přesnost" hradla, taky nelze zlepšovat donekonečna. Nevím, jaký je rekord, ale i kdyby to bylo 99,9%, tak je to pořád daleko od toho, co si člověk představí pod sebejednodušším počítačem.

    Jinak nějaká znalost matematiky je nutná i pokud skládáš hradla v klasické informatice. K tomu odbočka - doporučuji hru (no...v uvozovkách :-)) MHRD na Steamu, kde si můžete postavit CPU ze základních NAND hradel :-) Je to zábavnější než to vypadá.
    MHRD on Steam
    https://store.steampowered.com/app/576030/MHRD/
    Pro základní kvantově logické operace je nutné znát pouze matematiku vektorových prostorů na tělese komplexních čísel. To by měl být schopen pojmout každý, kdo si prošel nějakou bakalářskou matematikou. Tzn. umět udělat skalární součin a sestavit si lineární operátor. A už člověk může počítat. Jenže otázka je, k čemu se dobere. Algoritmy jako Shorův, které umožňují redukci složitosti některých úloh z exponenciální na polynomiální, jsou docela komplikované. A k čemu je simulovat na klasickém počítači, že :-) Využít kvantového počítání není triviální, protože na konci ten qubit musí člověk změřit a nemůže si jen tak přečíst celý kvantový stav.

    Pokud nějaké univerzálnější kvantové počítání v nejbližší době bude, využití bych viděl nejprve opět ve výzkumu, protože právě kvantové systémy se klasicky počítají dost blbě, protože se potřebná paměť škáluje exponenciálně s počtem modelovaných systémů. Zatímco mnoho kvantových hradel odpovídá fyzikálním transformacím, takže si člověk teoreticky na kvantovém počítači může simulovat malé fyzikální systémy 1:1.
    MAKROUSEK
    MAKROUSEK --- ---
    LOJZA: Hele z osobni zkusenosti s neuronovyma sitema z nich zatim nejsem nejak moc nadsenej. Ja se zabyvam modelovanim a optimalizaci plynarenskych siti. Je to pomerne niche oblast, venuje se tomu po svete jenom par masiblu, ale zase jsme v tom pomerne uspesni a blbym programovanim setrime planete tolik emisi, jako cela evropska komise s povolenkama pro automobilovy prumysl. A svaty gral naseho snazeni je takzvana dynamicka optimalizace. Neboli kdyz clovek dokaze odhadnout, kolik se tak plynu spotrebuje zitra, pocitac by na tlacitko mel byt schopen rict, jak to mnozstvi za co nejmensi spotreby energie dopravi ke spotrebitelum. A na tom si zatim dnesni pocitace vylamuji zuby. Videl jsem pokusy s dynamickym programovanim i s neuronovymi sitemi. A s tema je problem prave v tom, ze i kdyz je neco clovek dva roky trenuje, v mem pripade prenosovou sit, staci postavit jednu, dve trubky, nebo treba posilat plyn zpatky na Ukrajinu a celou neuronovou sit je treba zacit trenovat znovu od nuly. Zatim je problemem mala univerzalnost techhle vymyslenosti. Tak si rikam, jestli kvantove pocitace se svou hrubou silou by to optimalizovat dokazaly lip, nez nase dnesni spojeni maleho poctu permutaci v kombinaci s zivym lidskym mozkem...
    LOJZA
    LOJZA --- ---
    Nasdílím své dosavadní pocity (pls, nekamenujte mě za nepřesnosti; rozhodně nejsem žádný matematik ani kdovíjaký programátor) založené na pár článcích a chvilkovém hraní s kvantovým principem v IBM appce (hře) Hello Quantum.

    Myslím, že kvantové počítače a programování jsou dnes dostupné na úrovni čehosi jako "Assembler". Řešíme qubity, hradla, pravděpodobnosti... IMHO si tímhle stádiem musíme projít. Masovému využití QC (Quantum Computing) ale nutně v budoucnu musí předcházet vybudování nějaké odstiňovací, zapouzdřovací vrstvy. Stejně jako dnes programátoři píšou for smyčky, používají sort a search funkce, aniž by se jakkoliv zabývali tím, jak jsou na dané platformě reálně implementované, bude muset toto nastat i ohledně QC. Jen budou kompilátory napsané jinak a ve výsledku budou využívat rychlosti QC. To umožní běžným lidem psát běžné programy s řádově lepším výkonem a zajímavějšími out-of-the-box dostupnými metodami a knihovnami.

    Druhá větev budou dedikované algoritmy ušité na míru QC. Tady se ale dostávám na tenký let. Ruku na srdce, kdo z nás běžně zvládá aplikovaný maticový počet? Kdo reálně zná a umí pracovat s pojmy, o kterých píše RAGUPKI (Blochova sféra, Pauliho matice, Kroneckerův součin, "udělat Toffoliho"). Drsná znalost aplikované matematiky bude pro takové programátory absolutní must. QC je IMHO dělané na genetické algoritmy. Široká vstupní data, masivně paralelní zpracování, do kterého člověk moc nevidí, rychlý výstup. Neuronové sítě si o to IMHO přímo říkají. Pořád ale budou muset vznikat programy na uzavření hypotéky a obsluhu leasingové smlouvy, kteréžto související business algoritmy podle mého QC nijak zvlášť neusnadní (alespoň ne za našeho života; než celé ERP jakékoliv firmy zvládne převzít jedna kvantová neuronová síť, která se pomocí real-world čidel na firmě natrénuje, optimalizuje a po dvou třech měsících převezme zpracování a propustí 90 % zaměstnanců :)).

    That being said, pro mě osobně je fajn chápat plus mínus základy. Ale stejně jako jsem nikdy nepronikl do Assembleru (a začínal až v Basicu), asi se nikdy nebudu snažit proniknout tak hluboko do QC, abych nadšeně programoval qubity a hradla. Nejspíš počkám na QPHP nebo něco podobného. Tedy pokud se toho nedočkají až moje děti :)
    RAGUPKI
    RAGUPKI --- ---
    GIOMIKY: Toto znamená, že na qubit |0⟩ aplikuji odmocninu z NOT, což je v podstatě otočení na Blochově sféře z pólu na rovník. Tím se vytvoří superpozice |0⟩ - i|1⟩ (až na absolutní fázi, kterou jsem vytknul). Potom nastává měření, u kterého hádám, že je v bázi |0⟩/|1⟩. To ale znamená, že pravděpodobnost naměření 0 i 1 je 1/2. Proto se na výstupu náhodně střídají jedničky a nuly.

    Kvantové počítání si můžete udělat třeba v Pythonu, je tam dokonce i knihovna qutip, nebo i na koleně v jakémokoliv jazyce, třeba C. Pokud je vstupní kvantový stav čistý, stačí vám uložit 2^n komplexních čísel (2^(n+1) reálných čísel) na n qubitů, pokud vám záleží na globální fázi a budete si hlídat jednotkovou normu. Logické operace pak buďto můžete skládat maticově (to je ta lineární algebra, kterou tu někdo zmiňoval) a normálně jimi násobit vstupní vektor, nebo pokud jsou to jednoduché gaty, můžete to vymyslet přes prohazování koeficientů. Příklad: obecný stav na vstupu je a*|0⟩ + b*|1⟩. Chci aplikovat Pauliho x matici, tak to vrazím do funkce, která jen přehodí koeficienty a a b. Alternativně můžu vyrobit matici 2x2, kterou to maticově ponásobím. To je užitečnější, když by pak člověk skládal vícequbitová hradla, tak aby mohl jednoduše použít Kroneckerův součin a vyrobit jednu velkou megamatici, ve které se nemusí vyznat. Problém je ale samozřejmě s pamětí, protože u 10 qubitů mít matici 1024*1024 komplexních čísel už něco zabere, pokud není sparse. Ale v těchto implementacích se už tolik nevyznám.

    Jenom pro info, nejsem kvantový informatik, takže můj přehled končí u nějakých základů. Zrovna teď jsem pročítal články, které využívají vícerozměrných "quditů" k tomu, aby se snížil minimální počet logických hradel, ze kterých se dají poskládat vícequbitová hradla podmíněná několika qubity. (jistí vykukové se to snažili opublikovat, jako by to vymysleli oni :-)) Takže když chce člověk udělat třeba Toffoliho, stačí mu na to tři qudit-qubit hradla místo pěti dvouqubitových. Je to docela pěkný fígl, článek zde:
    https://qudev.phys.ethz.ch/static/content/QSIT13/pdfs/Lanyon2009.pdf
    QWWERTY
    QWWERTY --- ---
    ROLAND: ad. nejaky zakladni info v cestine
    42m45s zminuje i to IBM Q

    LinuxDays - Stručný úvod do kvantového počítání -Jiří Khun
    https://www.youtube.com/watch?v=hY_olHSmEQg
    ROLAND
    ROLAND --- ---
    RAINBOF: To zní jako dobré lákadlo. Hlavně bylo by to v češtině.

    ADD ten link: Ona otázka kvantového počítače mi tak trochu připomíná otevírání pandořiny skříňky. A první kdo po tom logicky šáhnul a u čeho nemáme ifno jsou vojenské síly. Ostatně stačí se podívat u informací o D-Wave kdo to používá. Těch 5-10 let tedy do roku 2030 my přijde jako takové rozhodné období praktického určení. Něco jako to zda RISC or CISC a nebo jejich kombinace. A nebo kdy třeba IBM v dobách kdy ještě nebyly SSD přemýšlelo o trochu jiné struktuře současných počítačů. Tehdy to ukončili protože cena, dnes cena už není problém, ale do praxe se to neuvedlo. Otázka zní zda budeme jako lidstvo připraveni na takové změny, které kvantové počítače přinesou.
    RAINBOF
    RAINBOF --- ---
    MAKROUSEK:

    Článek jsem sem dal proto že mi přišlo že když se takovou věcí chceš zabývat, je užitečný v nějakým rychlým průletu znát problémy technologie. To zda budeš souhlasit s kritickým laděním článku či ne je na tobě (ale jo možná jsem na to měl upozornit). Kdybych měl plakat kvůli každýmu kritickýmu názoru nedělam nic jinýho.

    Takže ke tvoji poznámce bych dodal: no a co :)
    (nesklouzávejme k aerodynamice chrousta)
    MAKROUSEK
    MAKROUSEK --- ---
    RAINBOF: Ja nevim, taky bylo dokazano, ze letadlo tezsi nez vzduch nemuze litat...
    RAINBOF
    RAINBOF --- ---
    ROLAND:
    RAINBOF:

    Jinak se zdá že máme v brmlabu člověka s celkem slušnou znalostí a včera mi "napůlhuby" slíbil že by o tom něco během CCC v brmlabu něco řekl...
    Kliknutím sem můžete změnit nastavení reklam