EITC/AI/TFQML TensorFlow Quantum Machine Learning Fêrbûna Bernameya Destûra IT ya Ewrûpa ye ku li ser karanîna pirtûkxaneya Google TensorFlow Quantum ji bo pêkanîna fêrbûna mekîneyê li ser mîmariya Google Quantum Processor Sycamore.
Mufredata EITC/AI/TFQML TensorFlow Quantum Machine Fêrbûna li ser zanîna teorîk û behreyên pratîkî di karanîna pirtûkxaneya TensorFlow Quantum a Google-ê de ji bo fêrbûna makîneyê ya pêşkeftî ya quantum-a-a-avaniyê ya ku di binyada sazûmana jêrîn de hatî saz kirin, vîdyoyek berfireh pêk tîne naveroka dîdaktîk wekî referansek ji bo vê Sertîfîkaya EITC.
TensorFlow Quantum (TFQ) pirtûkxaneyek fêrbûna makîneya kûantûmê ye ji bo prototîpkirina bilez a modela ML ya kûantum-klasîk a hîbrîd. Lêkolînên li algorîtmayên û sepanên kûantûmê dikarin çarçewayên kompûtera kûantûmê ya Google-ê, hemî ji hundurê TensorFlow-ê bi kar bînin.
TensorFlow Quantum li ser daneyên kûantûmê û avakirina modelên hîbrîdî yên kûantûm-klasîk disekine. Ew algorîtmayên compantina kantûmê û mantiqa ku li Cirq (çarçova bernameya kantumê li ser bingeha modela şebekeyên kûantûmê hatiye sêwirandin) ve dike yek, û prîmîtîfên qompasyona kantûmê digel API-yên TensorFlow-ê yên heyî, digel simulatorên çerxa quantum-performansa bilind peyda dike. Di pirtûka spî ya TensorFlow Quantum de bêtir bixwînin.
Computing quantum karanîna diyardeyên kûantûmî yên wekî serhevok û tevlihev ji bo pêkanîna hejmartinê ye. Komputerên ku hesabên kûantûmê dikin wekî komputerên kuantum têne zanîn. Tê bawer kirin ku komputerên kûantûm dikarin hin pirsgirêkên hesabê, wekî faktorîzma jimare (ya ku bingeha şîfrekirina RSA ye), bi girîngî ji komputerên klasîk zûtir çareser bikin. Lêkolîna pêzanîna kûantûmê zeviyek zanyariya agahdariya kûantûmê ye.
Di destpêka 1980-an de, dema ku fîzîkzan Paul Benioff modelek mekanîzmaya kûantûmê ya makîneya Turing pêşkêşî kir, hesabkirina kantûmê dest pê kir. Richard Feynman û Yuri Manin dûv re pêşniyar kir ku potansiyelek komputerek kûantûmê heye ku tiştên ku komputerek klasîk nekare simul bike. Di 1994-an de, Peter Shor ji bo faktorkirina jimareyên yekbûyî ku potansiyela wan a deşîfrekirina ragihandinên RSA-şîfrekirî bû, algorîtmayek kûantûmê pêş xist. Tevî ku ji dawiya 1990-an ve pêşveçûna ezmûnî berdewam dike, piraniya lêkolîneran bawer dikin ku "computing quantum-to-çewt-tolerant hê jî xewnek dûr e." Di van salên dawî de, veberhênana di lêkolîna computing kantumê de hem di sektora giştî û hem jî ya taybet de zêde bû. Di 23 Çirî 2019 de, Google AI, bi hevkariya Rêveberiya Hewayî û Fezayê ya Neteweyî ya Dewletên Yekbûyî (NASA), îdia kir ku wî hesabek kûantûmê kiriye ku li ser her komputerê klasîk nayê qebûl kirin (ku jê re dibêjin encama serdestiya kuantum).
Çend modelên komputerên kûantûmê (an hêj bêtir, pergalên kompûtera kûantûmê) hene, di nav wan de modela çerxa kûantûmê, makîneya kûantûmê Turing, kompîterê quntumê adiyabatîk, kompûtera kûantûmê ya yek alî, û cûrbecûr otomatên hucreyî yên kûantûmê. Modela ku herî pir tê bikar anîn çerxa kûantûmê ye. Çerxên kûantûmê li ser bingeha kuantum, an "qubit", ku hinekî dişibihe bit di hesabkirina klasîk de têne damezrandin. Qubît dikarin di rewşek kûantûmê ya 1 an 0 de bin, an jî ew dikarin di superpozîsyona 1 û 0 dewletan de bin. Lêbelê, dema ku qubîte têne pîvandin encama pîvandinê her gav an 0 an 1 e; ihtîmalên van her du encaman bi dewleta kuantumê ve girêdayî ye ku qubît yekser berî pîvandinê bûn.
Pêşveçûna ber bi avakirina kompûtera kûantûmê ya fîzîkî ve li ser teknolojiyên wekî transmon, xefikên ionê û komputerên kûantûmê yên topolojîk disekine, ku armanc ew e ku qubîtên hêja çêbikin. Dibe ku ev qubît bi rengek cûda werin sêwirandin, ev bi modêla tevnû ya tevahî computerê kûantumê ve girêdayî ye, çi dergehên mentiqa kûantûmê, çi ji ponijkirina kûantûmê, çi jî hesabkirina kûantûmê adîbatik. Vêga li pêşiya çêkirina komputerên kantûmê yên bikêr çend astengiyên girîng hene. Bi taybetî, dijwar e ku meriv dewlemendiyên kûantî yên qubîtan biparêze ji ber ku ew ji dekoherensa kûantûmê û dilsoziya dewletê dikişînin. Ji ber vê yekê komputerên kûantûmê sererastkirina xeletiyê hewce dike. Her pirsgirêkek hejmartinê ya ku bi kompîterek klasîk dikare were çareser kirin, bi computerê kûantûm jî dikare were çareser kirin. Berevajî vê yekê, her pirsgirêkek ku bi komputerê kûantûmê were çareser kirin di heman demê de ji hêla komputerek klasîk ve jî dikare were çareser kirin, qe nebe di prensîbê de têra xwe dem tê dayîn. Bi gotinên din, komputerên kuantum guh didin teza Church – Turing. Gava ku ev tê vê wateyê ku komputerên kûantûmê di warê kompîtasyonê de li hember komputerên klasîk ti avantajên din nadin, algorîtmayên kuantumê ji bo hin pirsgirêkan ji algorîtmayên klasîk ên naskirî bihevrabûnên wan ên zeman bi girîngî kêm in. Nemaze, tê bawer kirin ku komputerên kûantûmê dikarin bi lez hin pirsgirêkan çareser bikin ku ti komputerê klasîk nikaribû di demek pêkan de çareser bike - ev yek wekî "serdestiya kuantum" tê zanîn. Lêkolîna tevliheviya hesabê ya pirsgirêkên di derheqê computerên kûantûm de wekî teoriya tevliheviya kûantûm tê zanîn.
Google Sycamore pêvajoyek kûantûmê ye ku ji hêla beşa gencestîxbarata Artificial a Google Inc. ve hatî afirandin. 53 qubîtan pêk tîne.
Di 2019 de, Sycamore di 200 çirkeyan de peywirek ku Google îdîa kir, di kaxezek Xwezayê de, dê ji super-komputerê ya herî pêşîn re 10,000 sal bidawî bike, wezîfeyek xilas kir. Ji ber vê yekê, Google îdîa kir ku serdestiya kuantumê bi dest xwe xistiye. Ji bo texmînkirina dema ku dê ji hêla superkomputerê klasîk ve were girtin, Google beşên simuliyona qûantûmê li ser Civînê, komputerê klasîk ê herî bihêz li cîhanê, meşand. Piştra, IBM bertek-argumanek çêkir, û îdîa kir ku dê peywir li ser pergala klasîk a mîna Civînê tenê 2.5 rojan bidome. Ger îdîayên Google bêne pejirandin, wê hingê ew ê di hêza computing de gavek pêşkeşker temsîl bike.
Di Tebaxa 2020 de endezyarên kûantûmê yên ji bo Google-ê dixebitin li ser komputerek kûantûmê sîmulasyona kîmyewî ya herî mezin ragihand - nêzikbûnek Hartree-Fock bi Sycamore re bi komputerek klasîk re ku encamên analîz kir ku ji bo pergala 12-qubit parametreyên nû vedihewîne.
Di Kanûna sala 2020-an de, prosesorê jiuzhang-based photon Chinese, ku ji hêla USTC ve hate pêşve xistin, hêza qubiteyê 76 qubît bi dest xist û ji Sycamore 10 mîlyar carî zûtir bû, û ew kir komputera duyemîn ku serdestiya kuantum digire.
Taqîgeha Rewşenbîrî ya Quantum (ku jê re Quantum AI Lab an QuAIL jî tê gotin) destpêşxeriyek hevbeş a NASA, Komeleya Lêkolîna Qada Zanîngehan, û Google (bi taybetî, Lêkolîna Google) e ku armanc ew e ku pêşengiyê li lêkolînê bike ka çawa dibe ku fêrbûna makîneyê alîkariya compantina kûantûmê bike û pirsgirêkên din ên zanyariya komputerê ya dijwar. Laborator li Navenda Lêkolînê ya Ames a NASAyê tê mêvandarkirin.
Labê Quantum AI ji hêla Lêkolîna Google ve di 16-ê Gulana 2013-an de di navnîşek blogê de hate ragihandin. Di dema destpêkirinê de, Lab ji hêla Pergalê D-Wave-ê ve D-Wave Two-ê komputerê herî pêşkeftî yê bazirganî peyda dike bikar tîne.
Di 20-ê Gulana 2013-an de, hate ragihandin ku mirov dikare serlêdanê bike ku wextê li ser D-Wave Two-ê li Taqîgehê bikar bîne. Di 10-ê Çirî 2013-an de, Google kurtefîlmek ku rewşa heyî ya Taqîgeha AI-ya Quantum vedibêje derxist. Di 18ê Çiriya Pêşîn a 2013ê de, Google ragihand ku wê fîzîka kuantûmê xist nav Minecraft.
Di Çile 2014 de, Google encamên berhevdana performansa D-Wave Two-ê ya di laboratorê de bi ya komputerên klasîk re ragihand. Encam nezelal bûn û li ser Internetnternetê nîqaşek germ derket. Di 2-ê Septemberlonê 2014-an de, hate ragihandin ku Quantum AI Lab, bi hevkariya UC Santa Barbara, dê destpêşxeriyekê biafirîne ku li ser bingeha elektronîkên serwer ên bingehin pêvajoyên agahdariya kûantûmê biafirîne.
Di 23-ê Çiriya Pêşîn a 2019-an de, Quantum AI Lab di kaxezekê de ragihand ku ew serdestiya kuantum bi dest xwe xistiye.
Google AI Quantum bi pêşvebirina pêverokên kûantûmê û algorîtmayên nûjen ên kuantumê ve pêşve dibe ku ji bo lêkolîneran û pêşdebiran pirsgirêkên teorîk û pratîkî çareser bike, arîkariya kûantûmê pêşve dibe.
Tête hesabkirin ku ji bo pêşkeftina nûbûnên sibê, di nav AI-yê de dibe alîkar. Ji ber vê yekê Google çavkaniyên girîng digire da ku ji xwe re hardware û nermalava kuantumê ya xwerû ava bike.
Computing Quantum paradîgmayek nû ye ku dê di lezkirina erkan de ji bo AI-yê roleke mezin bilîze. Google armanc dike ku ji lêkolîner û pêşdebiran re têkevin çarçoveyên çavkaniya vekirî û hêza ramyariyê ku dikare ji behreyên kevneşopî yên hesabkirinê kar bike.
Deverên sereke yên Google AI Quantum in
- Superconducting qubit processors: Superconducting qubits with chip-based scalable target error du-qubit gate <0.5%.
- Metrolojiya Qubit: Kêmkirina windabûna du-qubit di bin% 0.2-ê de ji bo rastkirinê ya xeletiyê girîng e. Em li ser ceribandinek serdestiya kuantum dixebitin, da ku em ji qabîliyetên nûjen ên komputer û algorîtmayên klasîk ên herî pêşîn, dorverek kûantûmê mînak bikin.
- Simêwekariya Quantum: ulationêwekariya pergalên fîzîkî di nav serlêdanên herî pêşbînîkirî yên computing kantum de ye. Em bi taybetî li ser algorîtmayên kuantumê ji bo modelkirina pergalên elektronên bi hev re bi sepanên di kîmya û zanista materyal de bal dikişînin.
- Optimîzasyona alîkariya quantum: Em ji bo optimîzasyona texmîn solversên hibrîd ên kûantum-klasîk pêş dixin. Di algorîtmayên kevneşopî de ji bo derbaskirina astengiyên enerjiyê dorpêçên germî dikarin bi nûvekirina nûjenên kûantûmê werin zêdekirin. Bi taybetî em bi veguheztina nifûsa bihevre eleqedar dibin.
- Torgilokên nevralî yên Quantum: Em çarçoveyek pêş dixin da ku torgilokek neyandî ya quantumê li ser pêvajoyên nêz-demê bicîh bikin. Em fêhm dikin ku di avabûna dewletên superposiyona girseyî de di dema xebitandina torê de çi avantaj çêdibe.
Amûrên sereke yên ku ji hêla Google AI Quantum ve hatine pêşve xistin, çarçoveyên çavkaniya vekirî-çavkaniyê ne ku bi taybetî ji bo pêşxistina algorîtmayên kûantûmê yên nûjen hatine sêwirandin da ku ji bo pirsgirêkên pratîkî yên çareserkirina sepanên nêz-dem arîkar bin. Vana ev in:
- Cirq: çarçoveyek kantûmê ya çavkaniya vekirî ji bo avakirin û ceribandina algorîtmayên qurmî ya pîvana navîn a bi deng (NISQ) li ser pêvajoyên kûantûmê yên nêz-dem
- OpenFermion: platformek çavkaniya vekirî ji bo wergerandina pirsgirêkên di kîmya û zanyariya materyalê de nav pêlên kûantûmê ku dikarin li ser platformên heyî werin darve kirin
Google AI Quantum serîlêdanên nêz-demî ev in:
.Êwekariya Quantum
Sêwirana materyalên nû û ronîkirina fîzîka tevlihev bi saya şêwekarên rastîn ên kîmya û modelên madeya kondensed di nav sepanên herî bihêvî yên computing kantum de ne.
Teknîkên sivikkirina çewtiyê
Em dixebitin ku rêbazên li ser riya rastvekirina çewtiya kûantûmê ya ku xwedan jêhatîbûna dengbêjiyê di cîhazên heyî de bi rengek dramatîk kêm bike pêşve bibin. Gava ku dibe ku tevhevkirina qantûmê ya tehmûlkerê xeleta tevahî geşedanên berbiçav hewce bike, me teknîka berfirehkirina binzona kûantûmê pêş xist ku alîkariya teknîkên ji sererastkirina çewtiya kûantûmê bikar bîne da ku performansa sepanên li ser cîhazên nêz-dem baştir bike. Wekî din, ev teknîk ceribandina kodên kûantûmê yên tevlihev ên li ser cîhazên nêz-dem hêsan dikin. Em van teknîkan bi rengek çalak diherikin qadên nû û wan wekî bingeh ji bo sêwirana ceribandinên nêzikî dirês dikin.
Fêrbûna Makîneya Quantum
Em teknîkên fêrbûna makîneya hîbrîdî kûantum-klasîk li ser cîhazên kûantûmê yên nêz-dem pêş dixin. Em ji bo dabeşkirin û komkirina daneyên kûantûm û klasîk fêrbûna hînbûna gerdûnî ya kûantûmê dixwînin. Di heman demê de me eleqedar in ku torgilokên rehikan ên kûantûmê yên hilberîner û cûdakar, yên ku dikarin wekî dubareyên kuantûmê û yekeyên paqijkirina dewletê yên di nav tevnên ragihandina kûantûmê de bêne bikar anîn, an jî ji bo rastkirina rêgezên din ên kûantûmê.
Optimîzasyona Kûantûmê
Optimîzasyonên cihêreng ên di hewayî, otomotîv û pîşesaziyên din de dikarin ji optîmîzasyona hîbrîdî ya kûantum-klasîk sûd werbigirin, ji bo nimûne annealkirina simulî, algorîtmaya optimîzasyona alîkariya kantum (QAOA) û veguheztina nifûsa zêdebûyî ya kûantûm dikare bi karûbarên îroyîn re bikêr be.
Ji bo ku hûn xwe bi hûrgulî bi bernameya sertîfîkayê re nas bikin, hûn dikarin tabloya jêrîn berfireh bikin û analîz bikin.
Bernameya Sertîfîkaya Fêrbûna Makîneya Kuantum a EITC/AI/TFQML TensorFlow di formek vîdyoyê de materyalên dîdaktîk ên gihîştina vekirî vedibêje. Pêvajoya fêrbûnê di nav avahiyek gav-bi-gav (bername -> ders -> mijar) de tê dabeş kirin ku beşên dersa têkildar vedihewîne. Bi pisporên domainê re şêwirmendiya bêsînor jî tê peyda kirin.
Ji bo hûrguliyên li ser prosedûra Sertîfîkayê kontrol bikin Ku çawa dixebite.
Çavkaniyên Çavkaniyê Mufredatê
TensorFlow Quantum (TFQ) pirtûkxaneyek fêrbûna makîneya kûantûmê ye ji bo prototîpkirina bilez a modela ML ya kûantum-klasîk a hîbrîd. Lêkolînên di algorîtmayên û sepanên kûantûmê de dikarin çarçewayên kompûta kuantûmê ya Google-ê, hemî ji hundurê TensorFlow bikar bînin. TensorFlow Quantum li ser daneyên kûantûmê û avakirina modelên hîbrîdî yên kûantûm-klasîk disekine. Ew algorîtmayên compantina kûantûmê û mantiqa ku li Cirq hatine sêwirandin dike yek, û prîmîtîfên hejmartina kûantûmê digel API-yên TensorFlow-ê yên heyî, digel simulatorên çerxa quantum-performansa bilind peyda dike. Di pirtûka spî ya TensorFlow Quantum de bêtir bixwînin. Wekî referansek din hûn dikarin li raçavînê binihêrin û hînkarên notebookê bimeşînin.
https://www.tensorflow.org/quantum
Circq
Cirq ji bo komputerên Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ) çarçoveyek çavkaniya vekirî ye. Ew ji hêla Tîmên Quantumê yên Google AI-yê ve hate pêşve xistin, û alfa giştî li Atolyeya Navneteweyî ya li ser Nermalava Quantum û Fêrbûna Maşîna Quantumê di 18-ê Tîrmeha 2018-an de hate ragihandin.Demo ji hêla QC Ware ve pêkanîna QAOA-yê çareserkirina mînakek ji birrîna herî zêde pirsgirêk li ser simulatorê Cirq tê çareser kirin. Bernameyên Quantumê yên li Cirq ji hêla "Circuit" û "Schedule" ve têne nimînandin ku "Circuit" nûnertiya dewreyek Quantum û "Schedule" nûnertiya circuit Quantum-ê bi agahdariya demjimêr dike. Bername li ser simulatorên herêmî têne darve kirin. Mînaka jêrîn nîşan dide ku meriv çawa li Cirq dewletek Bell diafirîne û dipîve.
malanîn cirq
# Qubits hilbijêrin
qubit0 = cirq.GridQubit(0, 0)
qubit1 = cirq.GridQubit(0, 1)
# Çerxek çêbikin
çerx = cirq.Çerx.ji_opê(
cirq.H(qubit0),
cirq.CNOT(qubit0, qubit1),
cirq.pîvan(qubit0, qûfle='m0'),
cirq.pîvan(qubit1, qûfle='m1')
)
Çapkirina dorê şemaya xwe nîşan dide
çap(çerx)
# çapkirin
# (0, 0): ───H─── @ ───M ('m0')
#
# (0, 1): ───────X───M ('m1') ───
Simulkirina dorê bi berdewamî nîşan dide ku pîvandinên qubîtan bi hev ve girêdayî ne.
Simulator = cirq.Simulator()
netîce = Simulator.rev(çerx, dubarekirinan=5)
çap(netîce)
# çapkirin
# m0 = 11010
# m1 = 11010
Ji bo Bernameya Fêrbûna Makîneya Quantum TensorFlow EITC/AI/TFQML materyalên amadekariya xwe-fêrbûnê ya bêkêmasî di pelek PDF de dakêşin
Materyalên amadekar EITC/AI/TFQML - guhertoya standard
Materyalên amadekar EITC/AI/TFQML - guhertoya dirêjkirî bi pirsên vekolînê