17.06.2020 13:22; 24 de ore online

intuitiv

În ultimii ani, s-au înregistrat progrese semnificative în ceea ce privește lucrul la computerele cuantice și la calcul. Recent, oamenii de știință de la Universitatea Tehnică Federală din Zurich, Elveția (ETH Zurich) au făcut o descoperire importantă în domeniul limbajelor de programare cuantică pentru computer. Limbajul, dezvoltat de prof. Martin Vechev și studenții săi, este primul care abordează eleganța, simplitatea și siguranța limbajelor clasice de programare pentru computer.

Oamenii de știință de la ETH Zurich au creat primul limbaj cuantic de programare pentru computer care este la fel de ușor de utilizat ca limbajele clasice de computer moderne. „Programarea calculatoarelor cuantice este încă o provocare pentru oamenii de știință”, a spus prof. Martin Vechev, care conduce laboratorul pentru sisteme sigure, fiabile și inteligente (SRI Lab) la ETH Zurich.

„Limbajul nostru, Silq, permite programatorilor să utilizeze întregul potențial al computerelor cuantice mult mai ușor decât limbajele existente ale computerelor cuantice. Programele scrise în Silq sunt mai compacte, mai rapide și mai ușor de înțeles ”, a adăugat el. În această săptămână, Silq va fi prezentat experților mondiali în limbaje de programare. Limba în sine este disponibilă pe site-ul silq.ethz.ch, unde echipa de cercetare publică informații actualizate.

„24 de ore” îl intervievează pe prof. Martin Vechev în 2018 și continuă să-și monitorizeze munca, care este de clasă mondială.

Mulți oameni de știință cred că într-o zi computerele cuantice vor duce la o nouă revoluție în tehnologia informației, datorită capacității lor de a rezolva unele probleme de calcul importante, care sunt imposibile pentru computerele clasice. De aceea s-au bucurat de un interes deosebit în ultimul deceniu. Capacitatea lor se datorează unei utilizări mai complete a unor efecte fizice la nivel cuantic. Memoria computerului cuantic utilizează așa-numitele stări cuantice încurcate. Aceste stări permit seturi uriașe de secvențe de biți (tablouri de zerouri și unii) să fie stocate și manipulate simultan. Cu computerele clasice, posibilitatea procesării simultane este mult mai modestă.

Superioritatea cuantică nu a fost încă dovedită. Cu toate acestea, o serie de progrese tehnice semnificative au fost făcute recent. La sfârșitul verii anului 2019, Quantum Computer a reușit să rezolve o problemă mai repede decât cel mai rapid computer clasic.

Se știe că unii „algoritmi cuantici” sunt mai rapizi decât algoritmii lor clasici analogi. Până în prezent, acești algoritmi încă nu pot fi calculați pe hardware cuantic existent, deoarece computerele cuantice sunt încă prea vulnerabile la erori de calcul.

Programare computerizată cuantică

Utilizarea potențialului computerelor cuantice necesită nu numai hardware-ul necesar, ci și un limbaj cuantic ușor de utilizat cu ajutorul căruia experții pot programa algoritmi cuantici specifici. Fiecare algoritm este o „rețetă” care este executată de hardware pentru a rezolva o sarcină. Astăzi, limbajele de programare cuantică sunt strâns legate de hardware-ul specific. Cu alte cuvinte, descriu instrucțiuni specifice care trebuie urmate de hardware. Pentru programatori, aceste „limbaje hardware” nu sunt doar greoaie, ci și predispuse la erori, deoarece instrucțiunile individuale de programare trebuie să fie extrem de detaliate și să descrie în mod explicit fiecare pas necesar pentru a fi efectuat de hardware.

Aici profesorul Vechev și grupul său s-au implicat în crearea lui Silq. „Silq este primul limbaj de programare cuantic care nu este creat doar în funcție de designul și funcționalitatea hardware-ului, ci ține cont de modul de gândire al programatorilor. Limbajul nostru nu le cere să înțeleagă fiecare detaliu al arhitecturii și implementării computerului cuantic ”, a declarat Benjamin Bihsel, doctorand în grupul lui Vechev, care a condus dezvoltarea Silq.

Informaticienii numesc limbaje de computer, care sunt extrase din detaliile tehnice ale unui anumit tip de computer, limbaje cu un nivel ridicat de abstractizare. Silq este primul limbaj de programare pentru computerele cuantice cu un nivel ridicat de abstractizare. Limbajele de programare cu abstracție ridicată sunt mai expresive, ceea ce înseamnă că pot descrie chiar sarcini complexe și algoritmi cu mai puțin cod. Acest lucru le face mai ușor de înțeles și mai ușor de utilizat pentru programatori. În plus, pot fi utilizate cu diverse arhitecturi de calculatoare.

Depanare prin calcul invers automat

Cea mai semnificativă inovație pe care Silq o introduce în limbajele de programare cuantică pentru computer se referă la o sursă majoră de erori de programare cuantică. Pentru a calcula o sarcină, computerul calculează deseori rezultatele intermediare sau valorile provizorii. Pentru a elibera memoria, computerele clasice șterg automat aceste valori după ce le folosesc. Acest proces se numește „curățarea automată a memoriei”. În computerele cuantice, această ștergere este mult mai complicată datorită așa-numitei „încurcări cuantice”: valorile precalculate pot interacționa cu cele curente, interferând cu calculul corect. Prin urmare, ștergerea rezultatelor intermediare în calculatoarele cuantice necesită așa-numitul „calcul înapoi”, care șterge efectele lor secundare care ar schimba calculele viitoare.

„Silq este primul limbaj de programare care găsește și șterge automat valori care nu mai sunt necesare”, explică Bihsel. Oamenii de știință au realizat acest lucru aplicând cunoștințe despre limbajele de programare clasice: metoda lor de calcul automat al back-ului se bazează pe comenzi standard care nu necesită operații cuantice speciale, explică Vechev și Bihsel.

„Silq este o descoperire majoră atunci când vine vorba de optimizarea programării cuantice pe calculator; nu este ultima fază a dezvoltării sale ”, spune Vechev. Există încă multe întrebări deschise, dar, deoarece Silq este mai accesibil, Vechev și Bihsel speră să sprijine atât dezvoltarea în continuare a limbajelor de programare cuantică a computerului, cât și teoria și dezvoltarea de noi algoritmi cuantici.

„Descoperirea echipei noastre este rezultatul a doi ani de muncă și se datorează combinației de expertiză diferită în proiectarea limbajului, fizica cuantică și implementare. Dacă alte echipe de cercetători și programatori acceptă inovațiile noastre, va fi un succes incredibil pentru noi ”, spune Bichsel.

Altele din Știință și Tehnologie

YouTube a extins înghețarea contului lui Donald Trump

Site-ul YouTube, deținut de gigantul tehnologic Google, a declarat că va prelungi înghețarea pe contul fostului președinte american Donald Trump, a informat AFP.

Eficacitatea imunologică a vaccinului rus "Epivakkorona" este de 100%

Eficacitatea imunologică a vaccinului rus împotriva Kovid-19 „Epivakkorona”, dezvoltat de Centrul științific rus pentru virologie și biotehnologie „Vector”

Cafeaua și ciocolata neagră ne fac fericiți, băuturile carbogazoase ne deprima

Cafeaua, ciocolata neagră și fructele cu pietre mici se numără printre alimentele care îi fac pe oameni fericiți, în timp ce băuturile gaze, gogoșile și burgerii le pot „aduce” rapid o stare proastă.

Pisicile sau câinii sunt mai deștepți?

Iubitorii de câini și pisici au dezbătut mult timp care dintre animalele lor de companie este mai inteligent. Răspunsul la această întrebare este dat de oamenii de știință din Canada, Germania, Elveția, Rusia, citați de „Rossiyskaya Gazeta”

Primul planetariu din Sofia își deschide porțile în primăvară

Sofia este singura capitală din Uniunea Europeană fără planetariu. Ideea pentru construcția sa este veche de 50 de ani, dar până acum nu a fost realizată. Cu toate acestea, acest lucru se va schimba în primăvară