Kuantum bilgisayarlar için ilk sezgisel programlama dili sunuldu.

Kuantum bilgisayarları programlamak kolaylaşıyor: ETH Zürih’teki bilgisayar bilimcileri, kuantum bilgisayarları klasik bilgisayarlar kadar basit, güvenilir ve güvenli bir şekilde programlamak için kullanılabilecek ilk programlama dilini tasarladılar. “Kuantum bilgisayarları programlamak hala araştırmacılar için zorlu bir iştir,” diyor ETH’nin Güvenli, Güvenilir ve Akıllı Sistemler Laboratuarı’nda (SRI) bilgisayar bilimi profesörü Martin Vechev. “Bu yüzden ETH Zürih’in geleneğine devam edebileceğimiz için çok heyecanlıyım. kuantum bilgisayarların ve programlama dillerinin geliştirilmesi. “

“Kuantum programlama dilimiz Silq, programcıların kuantum bilgisayarların potansiyelini mevcut dillerden daha iyi kullanmasına izin veriyor, çünkü kod daha kompakt, daha hızlı, daha sezgisel ve programcılar için anlaşılması daha kolay.” Bu hafta Vechev, Silq’i programlama dilleri konferansı PLDI 2020’de sahadaki diğer uzmanlara tanıtacak. Tartışmayı, benimsemeyi ve daha fazla gelişmeyi kolaylaştırmak için kendisi ve ekibi de Silq’i kendi web sitesinde (silq.ethz.ch) yayınladı.

Kuantum hesaplama son on yılda artan bir ilgi görmektedir, çünkü kuantum fiziğinin prensiplerine göre çalışan bu bilgisayarlar muazzam bir potansiyele sahiptir. Bugün, çoğu araştırmacı, bu bilgisayarların bir gün bazı problemleri klasik bilgisayarlardan daha hızlı çözebileceğine inanıyor, çünkü hesaplamalarını yapmak için çeşitli bilgi bitlerinin belirli bir noktada çakıştığı dolaşmış kuantum durumlarını kullanıyorlar. Bu, gelecekte kuantum bilgisayarların, klasik bilgisayarların makul bir zaman dilimi içinde çözemediği sorunları etkili bir şekilde çözebileceği anlamına gelir.

Bu kuantum üstünlüğünün hala kesin olarak kanıtlanması gerekmektedir. Ancak, son zamanlarda bazı önemli teknik ilerlemeler kaydedilmiştir. 2019 yazının sonlarında, bir kuantum bilgisayarı , çok spesifik bir sorun olsa da, en hızlı klasik bilgisayardan daha hızlı bir sorunu çözmeyi başardı.

Belirli “kuantum algoritmaları”, yani hesaplama stratejileri için, bunların kuantum bilgisayarların potansiyelini kullanmayan klasik algoritmalardan daha hızlı oldukları da bilinmektedir. Bununla birlikte, bugüne kadar bu kuantum donanımları hala kuantum bilgisayarlar hala çok hataya açık olduğu için hesaplanamıyor.

Programcının amacını ifade etmek

Kuantum hesaplama potansiyelini kullanmak sadece en son teknolojiyi değil, aynı zamanda kuantum algoritmalarını tanımlamak için bir kuantum programlama dili gerektirir. Prensip olarak, bir algoritma bir problemi çözmek için bir “reçetedir”; bir programlama dili, bir bilgisayarın gerekli hesaplamaları yapabilmesi için algoritmayı tanımlar.

Günümüzde kuantum programlama dilleri belirli donanıma sıkı sıkıya bağlıdır; başka bir deyişle, altta yatan devrelerin davranışını tam olarak tanımlarlar. Programcılar için, bu “donanım tanımlama dilleri” hantal ve hataya açıktır, çünkü bireysel programlama talimatları son derece ayrıntılı olmalıdır ve bu nedenle kuantum algoritmalarını uygulamak için gereken minutiaları açıkça tanımlamalıdır.

Vechev ve grubunun Silq’i geliştirdikleri yer burasıdır. “Silq, öncelikle donanımın yapısı ve işlevselliği etrafında değil, bilgisayar mimarisinin ve uygulamasının her ayrıntısını anlamalarını gerektirmeden bir sorunu çözmek istediklerinde programcıların zihninde tasarlanan ilk kuantum programlama dilidir. Vechev’in grubunda Silq’in gelişimini denetleyen doktora öğrencisi Benjamin Bichsel diyor.

Bilgisayar bilimcileri, belirli bir bilgisayar türünün teknik detaylarından soyutlanan bilgisayar dillerini üst düzey programlama dilleri olarak adlandırır. Silq, kuantum bilgisayarlar için ilk üst düzey programlama dilidir. Üst düzey programlama dilleri daha ifade edicidir, yani karmaşık görevleri ve algoritmaları daha az kodla bile tanımlayabilirler. Bu onları programcılar için daha anlaşılır ve kullanımı daha kolay hale getirir. Farklı bilgisayar mimarileri ile de kullanılabilirler.

Otomatik hesaplamadan kaynaklanan hataları ortadan kaldırma

Silq’un kuantum programlama dillerine getirdiği en büyük yenilik ve basitlik, şimdiye kadar kuantum programlamayı rahatsız eden bir hata kaynağıyla ilgilidir. Bilgisayar bir görevi, ara sonuçlar veya geçici değerler oluşturan birkaç ara adımda hesaplar.

Belleği rahatlatmak için klasik bilgisayarlar bu değerleri otomatik olarak siler. Bilgisayar bilimcileri buna gereksiz çöp değerleri atıldığından “çöp toplama” diye değinmektedir.

Kuantum bilgisayarlarda, bu bertaraf kuantum dolaştırması nedeniyle daha zordur: önceden hesaplanan değerler, doğru hesaplamaya müdahale ederek mevcut değerlerle etkileşime girebilir. Buna göre, kuantum bilgisayarlarda bu tür geçici değerlerin temizlenmesi, hesaplama için daha gelişmiş bir teknik gerektirir.

Bichsel, “Silq artık gerekli olmayan değerleri otomatik olarak tanımlayan ve silen ilk programlama dilidir .” Bilgisayar uzmanları klasik programlama dilleri ile ilgili bilgilerini uygulayarak bu elde: onların otomatik uncomputation yöntemi kullanır sadece herhangi bir özel kuantum içermeyen komutları programlama işlemleri-onlar, “qfree” dir Vechev ve Bichsel dediği gibi.

Vechev, “Silq, kuantum bilgisayarların programlanmasını optimize etmek açısından önemli bir atılımdır; geliştirmenin son aşaması değildir” diyor. Hala birçok açık soru var, ancak Silq’in anlaşılması daha kolay olduğundan, Vechev ve Bichsel hem kuantum programlama dillerinin daha da geliştirilmesini hem de yeni kuantum algoritmalarının teorisini ve gelişimini teşvik etmeyi umuyor.

Bichsel, ” Dört kişilik ekibimiz, dil tasarımı, kuantum fiziği ve uygulamasındaki farklı uzmanlıkların birleşimi sayesinde iki yıllık çalışmadan sonra atılım yaptı . Diğer araştırma ve geliştirme ekipleri yeniliklerimizi kucaklıyorsa, büyük bir başarı olacak” diyor. .