Početak rada s IBM Q iskustvom

Sada smo u doba kad možete koristiti kvantno računalo iz udobnosti vlastitog doma. Sve što trebate za početak kvantnog putovanja je IBM Q Experience.

U ovom ćemo vam vodiču pokazati kako postaviti jednostavan eksperiment. Konkretno, pokazat ću vam kako postaviti prvu slagalicu u igri Hello Quantum.

Za dolazak na IBM Q Experience, ovdje je sve što trebate učiniti. Ovo vas vodi u odjeljak poznat pod nazivom skladatelj, koji bi trebao izgledati na slici ispod.

Skladatelj je mjesto gdje pišete svoje kvantne programe. Prema zadanim postavkama započinje s pet kubita pravog kvantnog procesora, poznatog kao ibmqx4. No, umjesto toga usredotočimo se na nešto malo jednostavnije. Postavimo kompozitora za samo dva kubita.

Da bismo to učinili, prvo kliknite gornji gumb "Novo" u gornjem desnom kutu. Tada trebamo odabrati ime. U ovom ću primjeru postaviti prvu zagonetku u Hello Quantum, pa ću je imenovati nakon toga.

Sljedeći je zadatak odabrati hoće li raditi neki od stvarnih uređaja ili pokrenuti simulacije nečeg drugog. Želimo slobodu koju nam potonji pruža, pa pri dnu kliknemo na "Prilagođena topologija".

Napokon moramo promijeniti broj qubita i bitova koji će se koristiti. U Hello Quantumu promatramo procese u kojima se dva qubita pretvaraju u dva bita i zato su nam potrebna dva od oba. Nakon što učinimo, na dnu kliknemo "Postavi topologiju".

Sada moramo igrati našeg skladatelja.

Kutije s desne strane predstavljaju različite operacije koje možemo učiniti s našim qubitsima. Sve što trebamo učiniti je povući ih i prebaciti na linije. Da bismo postavili početno stanje prve slagalice, moramo povući i X preko qubit 1.

I to je posao obavljen! A sada da vidimo je li uspjelo ono što smo očekivali.

Prva zagonetka Hello Quantum izgleda poput slike ispod. Donji krug za qubit s lijeve je bijele boje, što znači da sa sigurnošću emitira 1. Donji krug za desni kbit je crn, što znači da je sigurno 0.

Način na koji dobivamo izlaze za donje krugove koristi vrata za mjerenje. Ovo se može pronaći pomicanjem prema dolje u dijelu kapije s desne strane.

Da bismo pogledali donji krug oba, samo povučemo mjerna vrata na obje linije. Kad to učinimo, pitat ćemo koje ime ćemo dati rezultirajućem zalogaju. Samo pritisnite "U redu", jer su zadani izbori najbolji.

Jednom kada su oba vrata postavljena, vrijeme je za dobivanje rezultata. Učinite to klikom na 'simuliraj'.

Ako još niste prijavili, to ćete morati učiniti. Možete postaviti račun samo za IBM Q Experience ili se prijaviti s postojećim računima društvenih medija.

Nakon što je sav administrator završen, vidjet ćete zaslon s rezultatima. Ovo prikazuje vaše rezultate u obliku histograma.

U ovom slučaju postoji samo jedan mogući rezultat. Gledajući ispod šipke, možemo vidjeti da je to rezultat 10, što znači rezultat 1 za lijevi qubit i 0 za desni. Točno onako kako se i očekivalo!

A sad, provjerimo krugove. Za to moramo promijeniti pitanja koja postavljamo qubitsima.

Sada imamo histogram s malo više događanja.

Sada postoje četiri moguća rezultata: 00, 01, 10 i 11. Simulator pokreće postupak 100 puta i utvrdi da 11 izlazi 25% vremena, 10 izlazi 23% vremena i tako dalje.

Ako to sami pokrenete, gotovo sigurno ćete pronaći različite brojeve. Zapravo bi svi trebali izaći s istom vjerojatnošću od 25%. Ali budući da koristimo samo ograničen broj uzoraka, uvijek ćemo vidjeti takve statističke anomalije.

U svakom slučaju, oba qubita nasumično daju odgovor 0 ili 1. To je točno ono što očekujemo za prvu slagalicu Hello Quantum.

Ajmo sada još jedan primjer. Postavit ćemo početno stanje razine 4 - Puzzle 1.

Najlakši način da to učinite je da prvo napravite ciljno stanje, a zatim povratite prema početnom stanju.

Ciljano stanje ima crni gornji krug za lijevi kubit i bijeli gornji krug za desni qubit. Ako ste igrali Hello Quantum i pročitali odjeljak 'Saznajte više' ili ako ste pročitali ovaj članak, nadamo se da će biti jasno da se to može postaviti kao na slici ispod.

Da bismo se premjestili od prvobitnog stanja razine 4 - Puzzle 1, sve što trebamo je CZ. Da biste ga dobili, najprije označite potvrdni okvir "Napredno" u odjeljku kapije, a zatim se pomaknite prema dolje. CZ ćete pronaći pod "podprogrami". Sve što trebamo je povući.

Potprogrami su vrata koja možete napraviti sami, a CZ je naveden kao primjer. Zbog toga ne dobiva svoj vlastiti simbol izrađen po mjeri. Umjesto toga, samo dobiva opći simbol za podprograme.

Ovdje dolaze „a“ i „b“. Potprogrami za dva qubita obično rade različite stvari na svakom qubitu, pa im trebaju „a“ i „b“ da bi pratili koji je to qubit. Ali za slučaj CZ-a zapravo se mogu izostaviti. Stoga se ne treba previše brinuti za njih.

Ako želite pokrenuti zadatke na stvarnom uređaju, nećete moći koristiti nijednu potprograme. Ali ne brinite, još uvijek postoji način da nabavite CZ.

Trik je koristiti vrata koja pomalo liče na CZ. Poznat je kao CNOT.

Jedna od glavnih razlika između CNOT-a i CZ-a je u tome što nije simetrična: moramo biti oprezni kojim putem je usmjereno. Qubit koji dobije malu točku igrat će drugačiju ulogu od one s velikom točkom.

Da bismo preokrenuli uloge qubita, vrata jednostavno implementiramo na drugi način.

Bilo kako bilo, qubit s malo posla naziva se kontrolom, a onaj s velikom točkom je meta.

U ovom smo članku dali tri različita objašnjenja kako funkcionira CZ. Postoje slične tri priče o učincima CNOT-a. Ali obično se fokusiramo samo na jedno: CNOT ili ne radi ništa ciljanom kubitu ili mu daje X vrata, ovisno o tome što cilj radi.

To je gotovo potpuno isto kao i naša objašnjenja CZ-a. Jedino je različito to što se može primijeniti X, a ne Z. A budući da znamo kako X pretvoriti u Z, CNOT možemo pretvoriti u CZ. Trebamo samo nekoliko vrata.

Ovim putem možete raditi sve željene vrata CZ-a na bilo kojem uređaju koji želite.

Pozdrav kvantnim razinama

Za početak smo pripremili početna stanja za sve zagonetke Hello Quantum. Samo provjerite veze u nastavku.

Razina 1

  • Slagalica 1
  • Slagalica 2
  • Slagalica 3
  • Slagalica 4
  • Slagalica 5
  • Slagalica 6
  • Slagalica 7
  • Slagalica 8
  • Slagalica 9
  • Slagalica 10

Razina 2

  • Slagalica 1
  • Slagalica 2
  • Slagalica 3
  • Slagalica 4

Razina 3

  • Slagalica 1
  • Slagalica 2
  • Slagalica 3
  • Slagalica 4

Razina 4

  • Slagalica 1
  • Slagalica 2
  • Slagalica 3
  • Slagalica 4
  • Slagalica 5
  • Slagalica 6
  • Slagalica 7
  • Slagalica 8
  • Slagalica 9
  • Slagalica 10
  • Puzzle 11 prikazuje istovremeno dva stanja: 11 a i 11 b