Д-р Такахико Сато, доцент проекта, Университет Кейо, и
Шин Нисио, научный сотрудник, Национальный институт информатики

Начиная с 8 ноября в 19:00 EST / 9 ноября в 9:00 JST мы будем проводить трехнедельное соревнование по квантовому программированию под названием IBM Quantum Challenge: Programming for the Not-So-Distant Quantum Future. Участники научатся программировать квантовые алгоритмы с помощью двухнедельного учебного задания, а на последней неделе будут решать проблему и соревноваться с другими участниками, чтобы написать наиболее эффективную программу. Это будет прекрасная возможность не только для квантовых программистов, но и для всех, кто интересуется квантовыми вычислениями. Вы можете подать заявку на участие здесь.

Мы потрясены тем, насколько быстро развивалось это направление. Десять лет назад я изучал квантовые алгоритмы и пытался писать более эффективные квантовые схемы, уменьшая количество вентилей CNOT и вспомогательных кубитов. Я ожидал, что схему, которую я предлагал, можно будет реализовать на реальном оборудовании к концу 2020-х годов. На самом деле эта схема была реализована в 2019 году с использованием как сверхпроводящих, так и фотонных кубитов. Мало того, что само оборудование быстро прогрессировало, но и мировое сообщество выросло вместе с ним. Сегодня исследовательские институты проводят соревнования по квантовому программированию в масштабах, которые невозможно было представить, когда я только начал заниматься этим. Я рад снова участвовать в мероприятии, на котором участники сталкиваются с проблемами, изобретающими инновационные структуры данных и методы квантового программирования.

Некоторые люди говорят, что квантовые вычисления находятся в зачаточном состоянии, как компьютер в 1950-х годах. Однако есть большая разница: глобальные сообщества с открытым исходным кодом, такие как Qiskit, активно исследуют и разрабатывают квантовые компьютеры, а исследователи могут получить доступ к этим устройствам через облако. Это облегчает большему количеству людей выход в поле и продвижение технологий, чем это было для вычислений в 1950-х годах.

За последний год шумные квантовые компьютеры промежуточного масштаба повзрослели, в то время как алгоритмы краткосрочного использования эволюционировали. Однако пройдет еще несколько лет, прежде чем появятся устройства, способные реализовывать более длинные и полезные алгоритмы. Задача этого года - ориентироваться на эти устройства будущего, и мы надеемся, что она решит проблемы, которые, возможно, не удастся реализовать на реальном процессоре в течение десяти или более лет. Кроме того, мы надеемся представить будущие задачи квантового программирования большому количеству молодых участников и своими усилиями ускорить продвижение технологии квантового программирования.

Чтобы дать вам представление о том, на что может быть похожа IBM Quantum Challenge - и как мы пытаемся сделать квантовое конкурентное программирование более захватывающим и доступным для всех - я собираюсь провести вас через последнюю задачу IBM Quantum Вызов 2019:

Как мэр города, вы приглашаете в город несколько сетей магазинов повседневного спроса, но каждый сетевой магазин (обозначенный цветом) просил вас убедиться, что магазины одной сети не находятся рядом. Сможете составить такой план открытия магазина?

Другими словами, цель состоит в том, чтобы раскрасить узлы так, чтобы они не имели одинаковый цвет в соседних узлах. Многие учебники по квантовым вычислениям часто вводят тему с использованием математически определенных абстрактных задач, но в этом конкурсе используются квантовые алгоритмы для решения задач, которые кажутся более знакомыми. Участники решили эту проблему, используя очень полезный алгоритм, называемый алгоритмом Гровера.

Если это звучит сложно, будьте уверены: IBM Quantum Challenge включает полное введение в квантовые схемы и квантовые алгоритмы, чтобы новички в этой области могли на равных конкурировать с другими программистами. Знание квантовых вычислений не является обязательным условием, и любой, кто имеет базовые знания Python, может принять участие. Как и в последнем испытании, участники будут соревноваться с целью уменьшения масштаба программ квантового компьютера с помощью индекса, называемого «стоимость». Это дает меру, которая позволяет нам наиболее эффективно реализовать квантовый алгоритм.

Многие из людей, которых мы встретили на прошлогоднем Quantum Challenge (и других хакатонах), теперь тоже находятся в авангарде сообщества квантовых вычислений. Rainy Day Hacker Рана организовал Qiskit Challenge India, и эта команда также дала много полезных советов для решения этой задачи (спасибо!). Победитель IBM Quantum Challenge 2019 Whit3z Напан приехал в нашу лабораторию из Таиланда в качестве кандидата наук, и мы с нетерпением ждем возможности увидеть квантовые приложения, которые он создаст в будущем. Мы уверены, что другие участники (которых нельзя было здесь представить) также будут молодыми квантовыми лидерами в своих странах.

Число квантовых программистов быстро растет, но их по-прежнему не хватает. Мы с нетерпением ждем, когда участники этого года откроют для себя радости квантового программирования и возглавят разработку нового поколения квантового программного обеспечения.

Забегая вперед, какие проблемы, по вашему мнению, будут представлены в IBM Quantum Challenge 2030 года? Будет ли в моде квантовый язык более высокого уровня? (Может быть. По крайней мере, я предполагаю, что будут логические кубиты или, по крайней мере, более 32 управляемых кубитов, и мы не будем использовать симулятор) А как насчет крупномасштабных квантовых блужданий? Неоткрытый новый алгоритм? Или будет проблема с раскраской, как в Challenge 2019? Возможно, возникнут проблемы, которые сейчас невозможно представить. Надеемся, что более активное участие в сегодняшних вызовах поможет этой области созреть и проложит путь к вызовам будущего.

Мы надеемся, что сегодняшние участники изобретут новые квантовые задачи и организуют соревнования, не менее разнообразные, чем соревнования по классическому программированию. Ждем вас на конкурсе! Зарегистрируйтесь ЗДЕСЬ.