IBM Onlayn Kvant Kompüteri


IBM Onlayn Kvant Kompüterində Kvant Dünyası olaraq, sadə kvant alqoritmini test etdik, və ideal şəraitdə 100% nəticə verdi!



Kvant kompüterləri gələcəyin kompüterləri hesab olunur. İşləmə prinsipi günümüzün klassik kompüterlərin fərqli olduğuna görə bu kompüterləri istifadə etmək üçün yeni informasiya sistemi və alqoritmlər lazımdır. Kvant kompüterinin "başdan-ayağa" hər yeri kvant fizikasına əsaslanır. Klassik kompüterlərdə olduğu kimi, kvant kompüterlərini də iki hissəyə ayırmaq olar: elektrik dövrələri və proqram təminatı. Kvant kompüterlərinin prosessorları kvant mexanikasının qanunlarına əsaslanır. Fərqli kvant çipset arxitekturaları alimlər tərəfindən araşdırılır. Bir proqramçının kompüterin fiziki işləmə tərəfini mütləq bilməli olmadığı kimi, kvant kompüterlərinin də proqram təminatını yazmaq üçün qəliz kvant fizikası mövzularını bilməyə ehtiyac yoxdur. Sadə məlumatlar və güclü riyaziyyat ilə bu işin öhdəsindən gəlmək olar.

Günümüzdə yeni çıxan bütün texnologiyalar elə dizayn edilir ki, heç bir detaldan asılı olmasın. Yəni, necə istənilən kompüterə Windows ƏS yazmaq olur, eləcə də bütün kvant kompüterlərində bir alqoritmi eyni quruluşla icra etmək mümkün olmalıdır. Daxildə gedən proseslər əsas deyil. Əsas olan, alqoritmin özüdür. Kvant kompüterləri üçün nəzərdə tutulmuş bir çox kvant alqoritmlər var. Onlar, günümüzdə həll edilə bilinməyən, və yaxudda qeyri-effektiv həlli olan tapşırıqlardır ki, kvant alqoritmləri ilə bütün çətinliklər aradan qalxır. Düzdür, bir kvant alqoritmini təcrübə etmək üçün real kvant kompüterinə ehtiyac var. Google şirkətinin 15 milyona aldığı kvant kompüterini almaq hər kəs üçün maddi cəhətdən mümkün olmaya bilər. Lakin, IBM şirkəti öz kvant kompüterlərinə onlayn qoşulmaq və əmrlər göndərmək üçün bir servis yaradıb. Biz də həmin servisdən istifadə etdik və təəssüratlarımızı paylaşırıq.

Öncə, bəzi riyazi və texniki detalları bilmək lazımdır.

Kvant kompüterləri klassik bitlərdən deyil, qubitlərdən istifadə edir. Yəni, daha 0 və 1 ayrı deyil, ikisinin superpozisiyasıdır. Belə olduqda, bir qubitdə 2 fərqli məlumat saxlamaq olar. N saylı qubitlə isə 2^n məlumatı saxlamaq olur.

Klassik kompüterlər kimi, kvant kompüterləri də məntiq elementlərini istifadə edir. Məsələn, fərz edək ki, elə bir element var ki, daxil edilən qubitin qiymətinin əksini qaytarır. Yəni, əgər 0 daxil edilibsə 1; 1 daxil edilibsə 0 qaytarsın. Belə elementə NOT elementi adı verilib və sxemdə X kimi işarə edəcik.(İki dəfə ardıcıl X elementini tətbiq etsək cavab nə olar? ) İndi elə element fikirləşək ki, yalnız müəyyən hal altında daxil edilənin əksin qaytarsın. Bunun üçün bizə iki qubit lazım olacaq. Birinci qubit bizə icazə məqsədli lazımdır. Əgər həmin icazə verilibsə, onda biz ikinci qubitin qiymətini dəyişəcik. Bu element CNOT adlanır. Aşağıdakı cədvəl onun doğruluq cədvəlidir.

Giriş  -   Çıxış
(0, 0) => (0, 0)
(0, 1) => (0, 1)
(1, 0) => (1, 1)
(1, 1) => (1, 0)

Kvant fizikasının əsasında superpozisiya durur. Deməli, superpozisiya elementi də olmalıdır. Hadamard elementi girişə verilən qubiti 0 və 1 birin superpozisiyasına çevirir. Bu superpozisiya halları + ( H(0))- ( H(1)) kimi qeyd edilir. Onlar arasında əlaqə aşağıdakı kimidir.

Kredit: Vikipediya


Burada bütün elementləri izah etməyə ehtiyac yoxdur. Vikipediyada rahatlıqla digər elementlər haqqında məlumatlar tapa bilərsiniz.

Deutsch-Jozsa Alqoritmi


Şərt: verilən məntiqi funksiyanın sabit olmasını tapmaq.

Məntiqi funksiyaların təyin oblastı {0, 1}^n, qiymətlər çoxluğu isə {0, 1} çoxluğudur. Burada, n funksiyanın qəbul etdiyi arqumentlərin sayıdır. Sadəlik üçün n = 1 qəbul edək. Bu funksiya, 0 və 1 üçün eyni cavab qaytarsa sabit funksiya sayılır. Əks halda, balanslaşmış kimi adlandıracıq. Verilən şərt, cavabları bilinməyən funksiyanın sabit ya balanslaşmış olduğunu təyin etməkdir. Klassik halda, bunun üçün n = 1 olduqda 2, ixtiyari n üçün 2^(n-1)+ 1 sorğu etmək lazımdır. Hər sorğuda, verilən girişə uyğun cavabları saymalı olacıq. Yəni, n = 1 üçün, gərək f(0) və f(1) -in qiymətini bilək ki, sabit olduğunu deyə bilək ( ya da əksi). İstifadə edəcəyimiz alqoritm bunu ixtiyari funksiya üçün 1 sorğuda müəyyən edir. Necə?


Alqoritmin özünü dərk etməyə bilərsiniz. Fikirləşin ki, superpozisiyanı istifadə edərək hər iki qiyməti bir sorğuda axtarır. Beləcə, iki qubit ilə həm 0, həm də 1-i əvəz edə bilərik.  Alqoritmin sxemi aşağıdakı kimidir:

Deutsch-Jozsa Alqoritminin Sxemi

Burada, X əksi tapan, H Hadamard, + işarəli dairə CNOT elementidir. Sonda, isə q[3] qubitinin qiymətini ölçürük. Əgər, cavab 1 olsa, verilən funksiya balanslaşmış, əks halda sabit funksiyadır. CNOT elementi eyni zamanda f(x) = x funsiyası üçün qara qutu rolunu oynayır. Bilirik ki, bizim f(x) = x funksiyası balanslaşmışdır. Çünki, bərabər sayda 0 və 1 cavabı qaytarır. Deməli, kvant kompüteri bizə 1 cavabı qaytarmalıdır. Cavab belədir:

Simulasiya modunda nəticələr
"01000" reyesterdə aşağıdan 2-ci  qubitin dəyəridir. Biz onu ölçdük və qiyməti 100% - yəni 1 oldu. Deməli, funskiyamız balanslaşıb. Qeyd edək ki, bu IBM Quantum Experience saytında simulasiya versiyasında alınıb. Əsl kvant kompüterində mümkün arxa-fon və ətraf mühit təsirlərinə görə yaranan xətalar olur. Xətaları aradan qaldırmağın da yolları var. Sadə versiyada xəta ilə alınan cavab belədir:
Real Kvant Kompüterində alınan nəticələr
Alqoritm üzərində dəyişiklər etmək  üçün bu linki izləyin: https://quantumexperience.ng.bluemix.net/share/code/7deac86800795b4a0354f987765c8384/execution/62db59ae58e69a477677d60511d10485


IBM Onlayn Kvant Kompüteri IBM Onlayn Kvant Kompüteri Reviewed by Valeh Ferzeliyev on 20:17 Rating: 5

No comments:

Powered by Blogger.