Quantum Computing – Tập 3. Thư viện hỗ trợ

Quantum Computing – Điện toán lượng tử là một lĩnh vực đang phát triển thú vị! Do đó, rất nhiều lib đang được phát triển để giúp mọi người dễ dàng tiếp cận điện toán lượng tử.

Thị trường

Trong thị trường lượng tử, nhiều gã khổng lồ công nghệ và công ty khởi nghiệp đã phát triển các thư viện toàn diện cho Điện toán lượng tử. Bao gồm Cirq của Google, Forest của Rigetti, Qiskit của IBM và Pennylane của Xanadu, mỗi lib đều được xây dựng với những ưu điểm và khả năng riêng biệt. Hai thư viện đáng chú ý là Qiskit của IBM và PennyLane của Xanadu .

Qiskit của IBM

Qiskit, do IBM cung cấp, cung cấp một nền tảng mạnh mẽ và thân thiện với người dùng cho điện toán lượng tử – từ viết chương trình lượng tử đến thực thi chúng trên phần cứng lượng tử mô phỏng hoặc thực. Nó có thể truy cập được và có nhiều tính năng, giúp cho việc thử nghiệm lượng tử trở nên khả thi hơn.

Để cài đặt Qiskit, bạn cần có môi trường Python và bạn có thể cài đặt nó qua pip:

!pip install qiskit

Hãy tạo một mạch lượng tử đơn giản với Qiskit:

from qiskit import QuantumCircuit

# Initialize a quantum circuit with 2 qubits
qc = QuantumCircuit(2)

# Apply a Hadamard gate to the first qubit
qc.h(0)

# Apply a CNOT gate
qc.cx(0, 1)

# Visualize the circuit
print(qc)

PennyLane của Xanadu

PennyLane, do Xanadu cung cấp, là một thư viện lượng tử mạnh mẽ khác nhằm thúc đẩy việc học máy lượng tử bằng cách tích hợp với các thư viện máy học hiện có. Khả năng tính toán lượng tử-cổ điển lai của nó là yếu tố thay đổi cuộc chơi.

Bạn có thể cài đặt PennyLane qua pip:

!pip install pennylane

Hãy tạo một mạch lượng tử đơn giản với PennyLane:

import pennylane as qml

# Create a device to execute the circuit
dev = qml.device('default.qubit', wires=2)

@qml.qnode(dev)
def quantum_circuit():
    qml.Hadamard(wires=0)
    qml.CNOT(wires=[0, 1])
    return qml.expval(qml.PauliZ(0) @ qml.PauliZ(1))

result = quantum_circuit()

print(result)

Tại sao nên sử dụng những thư viện lượng tử này

Có một số lý do khiến Qiskit của IBM và Pennylane của Xanadu nổi bật trong số nhiều thư viện lượng tử:

1. Dễ sử dụng: Cả Qiskit và PennyLane đều được thiết kế với giao diện thân thiện với người dùng, giúp người mới bắt đầu cũng như chuyên gia có thể truy cập chúng.
2. Khả năng tương tác: Đặc biệt với việc PennyLane tập trung vào học máy lượng tử, các thư viện này có thể tương tác mượt mà với các công cụ học máy cổ điển, thúc đẩy việc tạo ra các thuật toán lai.
3. Tính linh hoạt: PennyLane nổi bật nhờ khả năng linh hoạt và tích hợp liền mạch với nhiều nhà cung cấp dịch vụ lượng tử khác nhau. Nó hỗ trợ nhiều hệ thống khác nhau, từ IonQ, IBMQ và Rigetti cho đến các trình mô phỏng lượng tử dựa trên GPU của NVIDIA. Mặt khác, Qiskit được tích hợp sâu với hệ sinh thái của IBM, cung cấp sự hỗ trợ và quyền truy cập đầy đủ vào các máy tính lượng tử tiên tiến của IBM. Điều này đảm bảo hiệu suất và tính năng được tối ưu hóa khi vận hành trên phần cứng lượng tử của IBM.
4. Hỗ trợ cộng đồng: Cả hai thư viện đều là nguồn mở và có sự hỗ trợ cộng đồng mạnh mẽ, cung cấp các tài nguyên và cơ hội phong phú để phát triển hợp tác.
5. Tài liệu và hướng dẫn: Cả Qiskit và PennyLane đều có tài liệu phong phú và cung cấp các hướng dẫn giúp các nhà phát triển mạo hiểm tham gia lập trình lượng tử dễ dàng thực hiện quá trình học tập.