IBM Quantum Experience

IBM Quantum Composer 및 IBM Quantum Lab(이전의 IBM Quantum Experience)은 IBM Quantum이 제공하는 클라우드 기반 양자 컴퓨팅 서비스에 대한 공개 및 프리미엄 액세스를 허용하는 온라인 플랫폼을 형성합니다.여기에는 IBM의 프로토타입 양자 프로세서 세트, 양자 계산에 대한 튜토리얼 세트, 대화형 교과서 액세스 등이 포함됩니다.2021년 2월 현재 서비스에는 20대 이상의 기기가 있으며, 이 중 6대는 일반인이 무료로 이용할 수 있습니다.이 서비스는 알고리즘과 실험을 실행하고 양자컴퓨팅으로 가능한 것에 대한 튜토리얼과 시뮬레이션을 탐색하기 위해 사용할 수 있습니다.

IBM의 양자 프로세서는 Thomas J. Watson Research Center의 IBM Research 본부에 있는 희석 냉장고에 있는 초전도 트랜스몬 큐비트로 구성되어 있습니다.사용자는 계산의 양자 회로 모델을 통해 양자 프로세서와 상호 작용합니다.회로는 Quantum Composer를 사용하여 그래픽으로 생성하거나 Quantum Lab의 Jupyter 노트북 내에서 프로그래밍 방식으로 생성할 수 있습니다.회선은 Qiskit을 사용하여 생성되며 OpenQ까지 컴파일할 수 있습니다.실제 양자 시스템에서 실행하는 ASM.

역사

이 서비스는 2016년 5월 별 모양 패턴으로 연결된 5비트 양자 프로세서와 매칭 시뮬레이터를 통해 IBM Quantum^[1] Experience로 출시되었습니다.이때 사용자는 퀀텀 컴포저 GUI를 통해서만 하드웨어와 상호 작용할 수 있었습니다.양자 회로는 하드웨어에서 사용 가능한 특정 2비트 게이트로 제한되었습니다.

2016년 7월, IBM은 IBM Quantum Experience 커뮤니티 포럼을 시작했습니다.그 후 Slack 워크스페이스로 대체되었습니다.

2017년 1월, IBM은 IBM Quantum ^[2]Experience에 5쿼트 양자 프로세서에서 사용 가능한 2쿼트 상호 작용 세트를 늘리고 시뮬레이터를 최대 20쿼트까지 사용자 지정 토폴로지로 확장하며 사용자가 양자 어셈블리 언어 코드를 사용하여 장치 및 시뮬레이터와 상호 작용할 수 있도록 하는 등 여러 가지 기능을 추가했습니다.

2017년 3월, IBM은 사용자들이 보다 쉽게 코드를 작성하고 양자 프로세서와 시뮬레이터에서 실험을 실행할 수 있도록 Qiskit을^[3] 출시했습니다.초보자를 위한 사용자 가이드도 추가되었다.

2017년 5월, IBM은 IBM Quantum ^[4]서비스에서 16비트 프로세서를 추가로 제공했습니다.

2018년 1월 IBM은 IBM Quantum ^[5]Experience에서 주최한 Quantum Awards 프로그램을 시작했습니다.

2019년 5월 웹 호스팅된 주피터 노트북 추가 및 온라인 인터랙티브 Qiskit ^[6]교재와의 통합 등 대대적인 서비스 개편이 이루어졌습니다.

2021년 3월 재설계 후 작곡가 GUI와 Jupyter 노트북 사이에 더 큰 차이가 생겼습니다.IBM Quantum Experience라는 이름은 IBM Quantum Composer 및 IBM Quantum ^[7]Lab이라는 별도의 이름으로 폐지되었습니다.

IBM Quantum Composer

IBM Quantum Composer를 사용하여 GHZ 상태 실험을 실행한 결과를 보여주는 스크린샷

Quantum Composer는 사용자가 다양한 양자 알고리즘을 구성하거나 다른 양자 실험을 실행할 수 있도록 IBM이 설계한 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)입니다.사용자는 실제 양자 프로세서에서 실행하거나 시뮬레이터를 사용하여 양자 알고리즘의 결과를 볼 수 있습니다.Quantum Composer에서 개발된 알고리즘은 ^[8]악보를 닮은 Quantum Composer를 참조하여 "quantum score"라고 합니다.

이 컴포저는 스크립팅 모드에서도 사용할 수 있습니다.이 모드에서는 사용자가 OpenQASM 언어로 프로그램을 대신 쓸 수 있습니다.다음은 IBM 5비트 컴퓨터용으로 구축된 매우 작은 프로그램의 예입니다.이 프로그램은 컴퓨터에 양자 $|\Psi \rangle ={\frac {1}{\sqrt {2}}}\left(|000\rangle +|111\rangle \right)$ δ $|\Psi \rangle ={\frac {1}{\sqrt {2}}}\left(|000\rangle +|111\rangle \right)$ $|\Psi \rangle ={\frac {1}{\sqrt {2}}}\left(|000\rangle +|111\rangle \right)$ ( 000 $|\Psi \rangle ={\frac {1}{\sqrt {2}}}\left(|000\rangle +|111\rangle \right)$ + 111 $|\Psi \rangle ={\frac {1}{\sqrt {2}}}\left(|000\rangle +|111\rangle \right)$ δ $|\Psi \rangle ={\frac {1}{\sqrt {2}}}\left(|000\rangle +|111\rangle \right)$ \ $Psi$ \rangle = $sqrt {1}\left($ 000\ $rangle$ + $111\rangle \right$ 을 생성하도록 지시합니다. 이 상태는 Bell 3비트 GHz의 변형으로 간주될 수 있습니다.그런 다음 상태를 측정하여 두 가지 $|000\rangle$ 결과( 000 $style$ \ $displaystyle$ 000 $|000\rangle$ \ $|111\rangle$ ) 또는 111 ${\$ \ $displaystyle$ 111 \ $rangle$ $|000\rangle$ 하나로 강제 축소합니다.

포함하다 "qelib1.inc" qreg q[5];                // 5 큐비트 할당(00000으로 자동 설정) 삐걱거리다 c[5];                // 클래식 비트 5개 할당  h q[0];                   // Hadamard 변환 큐비트 0 cx q[0], q[1];            // 조건부 Pauli X 변환(즉,큐비트 0 및 1의 "CNOT")                           // 이 시점에서는 2비트 벨 상태(00>+11>/sqrt(2)가 됩니다.  cx q[1], q[2];            // 이렇게 하면 얽힘이 세 번째 큐비트로 확장됩니다.  재다 q[0] -> c[0];     // 이 측정은 전체 3비트 상태를 축소합니다. 재다 q[1] -> c[1];     // 따라서 qubit 1 및 2가 qubit 0과 같은 값을 읽습니다. 재다 q[2] -> c[2];

QASM 언어의 모든 명령은 양자 게이트를 적용하거나 칩 레지스터를 0으로 초기화하거나 레지스터를 측정합니다.

사용.

2018년 IBM은 IBM Quantum Experience의 사용자가 8만 명이 넘었으며, 이들은 총 300만 개 이상의 ^[9]실험을 실행했다고 보고했습니다.

이 서비스를 이용해 실험을 진행한 ^[10]^[11]^[12]^[13]^[14]^[15]^[16]^[17]^[18]^[19]^[20]^[21]^[22]^[23]^[24]^[25]^[26]^[27]연구자들에 의해 많은 학술 논문이 발표되고 있다.

대학교수들은 IBM Quantum 서비스를 기반으로 한 사례와 실험을 교육 ^[28]커리큘럼에 통합했습니다.

캘리포니아 공과대학의 박사후 연구원인 크리스틴 코벳 모란 박사는 남극에서 ^[29]연구를 하는 동안 IBM Quantum 서비스를 이용했다.

에콜 폴리테크니크 페데랄 드 로잔(EPFL)의 물리학과 학생인 타라 토시치는 ^[30]북극에서 연구를 하는 동안 IBM Quantum 서비스를 이용했다.

사람들은 또한 IBM Quantum 서비스를 다양한 비학문 목적으로 사용해 왔습니다.한 사용자가 IBM Quantum ^[31]서비스를 사용하여 "Quantum battleships"^[32]라는 제목의 게임을 개발하기 시작했습니다.

레퍼런스

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외부 링크

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