💻 Квантовые вычисления через облако на квантовых процессорах IBM: проверяем квантовую запутанность на практике и путешествуем в разные вселенные 💥
1/2

А знали ли вы, друзья, что сегодня не нужно быть сотрудником секретной лаборатории, чтобы поработать с квантовым процессором?

Так, например, IBM предоставляет открытый облачный доступ к своим квантовым процессорам. Это позволяет запустить код на реальных кубитах и своими глазами увидеть квантовые эффекты, которые противоречат нашей повседневной логике. Бесплатные 10 минут квантовых вычислений в месяц. Дальше 1,6$ за каждую секунду (для моего региона).

"Hello world" квантовых вычислений в следующем гугл-коллаб ноутбуке:

https://colab.research.google.com/drive/1n_74qMtrVk93E6gFj7xCl7HRwCV4CAx9?usp=sharing

Тут я использую симулятор, чтобы не тратить бесплатные 10 минут на изучение библиотк и дебаг, но если вы зарегистрируетесь и будете это делать через ваш IBM access token на реальном квантовом чипе, то заметите некоторую разницу между симулятором и квантовой реальностью.

Симулятор идеален: в нем вы получите чистый результат. Реальный же чип «шумит» из-за тепла и несовершенства материи, поэтому там вы увидите небольшие погрешности — это и есть «почерк» физического мира.

Что делает вышеприведённый код "hello quantum world":

1. Создает суперпозицию: У нас два кубита. Мы берем первый кубит и переводим его в состояние, где он одновременно и 0, и 1. Пока мы его не трогаем, он существует во всех вариантах сразу. Это как мы раскручиваем на столе монету на ребре и пока она вращается она не 0, и не 1 (не орёл и не решка).

2. Запутывает систему: Мы связываем кубиты. Теперь они — единое целое. Что бы ни случилось с одним, второй мгновенно принимает такое же состояние.

3. Схлопывает реальность: Это самый драматичный момент. В физике это называется коллапс волновой функции. Пока мы не вызвали эту команду, кубиты были «всем и ничем». Но измерение заставляет природу выбрать один конкретный вариант. Мы буквально «бьем ладонью по вращающейся монете», заставляя её замереть в одном положении.

При чем тут Мультивселенная?

Если верить Дэвиду Дойчу, одному из отцов-основателей квантовых алгоритмов и многомировой интерпретации квантовой механики , этот код — не просто математический трюк, а доступ к Мультивселенной. Тот результат, который вы видите в коде — {'11': 524, '00': 500} — это отчет из 1024 параллельных вселенных. В 500 из них вы увидели нули, а в 524 — единицы. Из-за квантовой запутанности оба кубита равны: либо оба 0, либо либо оба 1. В каждой из 1024-х вселенных биты равны друг другу, но имеют разные значения в зависимости от вселенной (либо оба 0, либо оба 1).

Дойч утверждает: чтобы выдать вам ответ за доли секунды, квантовый компьютер распределяет вычисление между огромным количеством параллельных вселенных. Когда кубит находится в суперпозиции, он буквально существует в разных копиях реальности одновременно. Результат, который вы видите в {'11': 524, '00': 500} — это, по сути, отчет из 1024 параллельных миров, которые на мгновение пересеклись в вашем браузере, чтобы выдать правильный ответ.

Теперь каждый, у кого есть доступ к интернету, может коснуться этой структуры реальности и запустить процесс, физически происходящий за пределами нашей видимой вселенной. 🌀

Продолжение 👇

#QuantumComputing #IBMQuantum #Physics #Python #Qiskit #Multiverse