Microsoft разработала единый интерфейс для совместной работы классических и квантовых вычислений

Microsoft разработала единый интерфейс для совместной работы классических и квантовых вычислений

13.10.2020     

Microsoft анонсировала промежуточное представление QIR (квантовое промежуточное представление), разработанное на основе  LLVM –  популярный промежуточный язык с открытым исходным кодом. Оно выполняет роль общего интерфейса между языками программирования и целевыми платформами квантовых вычислений.

Немного о LLVM

Проект LLVM – это набор модульных и многократно используемых технологий компилятора и инструментальных цепочек. LLVM разработан на основе независимого от языка промежуточного представления (IR). Он является переносимым языком ассемблера высокого уровня и может быть оптимизирован с помощью различных преобразований за несколько проходов. 

LLVM начинался как исследовательский проект в Университете Иллинойса. Целью проекта была разработка современной стратегии компиляции на основе SSA. Новый компилятор должен был поддерживать как статическую, так и динамическую компиляцию произвольных языков программирования. 

С тех пор LLVM превратился в зонтичный проект, состоящий из ряда подпроектов. Многие из этих проектов являются частью других коммерческих стартапов и стартапов с открытым исходным кодом, а также широко используются в академических исследованиях. 

Код в проекте LLVM находится под лицензией «Apache 2.0 с исключениями LLVM».

Что такое QIR

QIR используется в качестве общего интерфейса между многими языками и целевыми платформами квантовых вычислений. Хотя он поддерживает Q#, QIR не является специфическим для Q#: любой язык программирования для квантовых вычислений на основе вентилей может быть представлен в QIR. Точно так же QIR не зависит от оборудования. Он не определяет квантовую инструкцию или набор вентилей, оставляя это на усмотрение целевой вычислительной среды.

Квантовый логический вентиль (квантовый логический элемент) представляет собой базовую квантовую схему, работающую на небольшом количестве кубитов. Они являются строительными блоками квантовых схем, как классические логические вентили для обычных цифровых схем.

LLVM предоставляет QIR все возможности для описания разнообразных классических вычислений, полностью интегрированных с квантовыми вычислениями. Использование LLVM упрощает интеграцию со многими классическими языками и инструментами, которые уже поддерживаются цепочкой инструментов LLVM. Он также способствует разработке общих оптимизаций и преобразований кода, не зависящих от языка и серверной части.

Microsoft опубликовала черновик спецификации QIR, доступный в новом языковом репозитории Q# на GitHub. Компания выпустила расширение компилятора, которое генерирует QIR из Q#. Его можно найти в ветви feature/QIR репозитория компилятора Q#. Также были опубликованы инструкции по использованию расширения.

Промежуточное представление (ПП)

Обычный шаблон в компиляторах начинает работу с исходного языка в промежуточное представление. Эта промежуточная форма предназначена для представления множества различных исходных языков. Когда известна фактическая целевая платформа выполнения, ПП может быть скомпилировано в исполняемый код.

Такой подход позволяет исходным языкам применять общий набор оптимизаторов и исполняемых генераторов. Это также упрощает компиляцию единого исходного языка для множества различных целей. Промежуточное представление обеспечивает общую платформу для совместного использования между источниками и целевыми объектами и допускает повторное использование в машинах компилятора.

Как выглядит QIR

Поскольку QIR основан на LLVM, он выглядит как LLVM. Простой код Q# для генерации пары Bell:

 

 

При компиляции в QIR:

 

 

В этом фрагменте видны несколько функций QIR:

  • операции в Q# (или любом другом квантовом языке программирования) представлены функциями LLVM;
  • функции LLVM, имена которых начинаются с __quantum__qis__, зарезервированы для представления операций в используемом наборе квантовых команд;
  • кубиты представлены как указатели на именованный тип непрозрачной структуры %Qubit.

QIR наследует все возможности LLVM для выражения циклов, условных выражений и другого сложного потока управления, а также способность LLVM выражать произвольные классические вычисления.

Применение

Приложение, поддерживаемое QIR, включает компилятор Clang на основе LLVM для компиляции QIR в исполняемый машинный код. Таким образом, путем реализации функций квантового набора команд, создается симулятор на C или C++. 

Другое применение – использовать стандартную «проходную» инфраструктуру LLVM для написания квантовых оптимизаторов, работающих с QIR. Независимо от источника и цели проекта, разработанные оптимизаторы работают со множеством различных языков вычислений и вычислительных платформ.

QIR уже был предоставлен партнерам для получения обратной связи. Например, специалист по квантовым компьютерам из Окриджской национальной лаборатории и проект XACC Алекс Маккаски говорит: «ORNL тесно сотрудничает с командой Microsoft, чтобы обеспечить компиляцию программ Q# высокого уровня для разнообразного набора платформ квантового оборудования OLCF посредством интеграции с фреймворк XACC».

Microsoft ожидает большего прогресса во взаимодействии классических и квантовых вычислений на аппаратном уровне. Цель QIR – создать единое представление, которое можно использовать как для существующих систем, так и для более мощных систем в будущем. 

Компания заявила, что по мере развития возможностей квантовых вычислений большинство крупномасштабных приложений будут использовать преимущества совместной работы как классических, так и квантовых ресурсов. 

Напомним, что в июле прошлого года Microsoft расширила набор инструментов Quantum Development Kit и открыла код дополнений для редакторов Visual Studio и VS Code. Теперь в этих редакторах можно комфортно программировать на Q# – языке для квантовых компьютеров.


Источник: https://infostart.ru/journal/news/tekhnologii/microsoft-razrabotala-edinyy-interfeys-dlya-sovmestnoy-raboty-klassicheskikh-i-kvantovykh-vychisleni_1309120/
Автор:
Сергей Кравченко Обозреватель


Комментарии
В избранное Подписаться на ответы Сортировка: Древо развёрнутое
Свернуть все
1. succub1_5 79 13.10.20 15:47 Сейчас в теме
Круто конечно звучит. А ошибки пользователей при закрытии месяца уже умеет находить?
2. Brawler 481 13.10.20 19:23 Сейчас в теме
(1) любой системе будет лучше без пользователей
SKravchenko; +1 Ответить
3. awk 725 14.10.20 10:39 Сейчас в теме
(2) В любой системе будут ошибки. :)
Оставьте свое сообщение

См. также

Самые медленные языки программирования с динамической типизацией

Новость ИТ-новость Языки программирования

Скорость выполнения программы зависит не только от аппаратной части, но и от языка, на котором она написана. Однако, не все языки программирования могут похвастаться высокой скоростью выполнения кода. Расскажем о некоторых подробнее.

вчера в 15:20    1097    SKravchenko    2       

Мэрия Москвы разработала мессенджер для замены Telegram и Skype

Новость Импортозамещение ИТ-новость Мессенджеры

Российская компания ID Partner совместно с правительством Москвы создала приложение TDM Messenger. Согласно описанию, оно позволяет полностью заменить другие мессенджеры, в том числе Telegram и Skype.

02.03.2021    1680    VKuser24342747    7       

Совсем взрослый стал: Python исполнилось 30 лет

Новость ИТ-новость Языки программирования

Python является самым молодым из наиболее популярных языков программирования. Впрочем, все относительно: на днях Python исполнилось 30 лет.

02.03.2021    887    user1015646    1       

Энтузиасты создали для популярного эмулятора патч с поддержкой процессоров «Эльбрус»

Новость ИТ-новость Микроэлектроника Новости компаний

Свободный эмулятор QEMU получил неофициальную поддержку отечественной архитектуры процессоров «Эльбрус». В разработке реализовано около 80% набора инструкций «Эльбрус-8С».

01.03.2021    1872    VKuser24342747    0       

Российский разработчик создал неофициальную версию Clubhouse для Android

Новость Android ИТ-новость Мессенджеры Мобильные приложения

Бывший разработчик из «ВКонтакте» Григорий Клюшников выпустил приложение для Android, предоставляющее доступ к большинству функций Clubhouse. Официально соцсеть доступна только пользователям iOS.

26.02.2021    2132    VKuser24342747    0       

Масштабное обновление Trello: пять новых видов досок и интеграция с Google Docs

Новость ИТ-новость Новости компаний

Компания Atlassian выпустила масштабное обновление сервиса управления проектами Trello. Разработчики изменили дизайн, добавили пять новых видов досок и реализовали для карточек возможность отображать информацию из сторонних сервисов.

25.02.2021    3841    user1015646    0       

Видеоигра на базе нейросетевого генератора текстов стала бизнес-консультантом

Новость Видеоигры Искусственный интеллект ИТ-новость

Энтузиаст использовал возможности текстового квеста, генерирующего разнообразные миры при помощи нейросети GPT-3, чтобы получать советы по ведению бизнеса. Часть идей ИИ оказалась пригодной для использования.

25.02.2021    2248    VKuser24342747    1       

В ближайшие годы возрастет потребность в персонале центров обработки данных

Новость Дата-центры ИТ-новость Цифровая экономика

Согласно отчету Uptime Institute, количество сотрудников, необходимых для обеспечения работы ЦОД, вырастет с 2 млн. в 2019 году до 2,3 млн. в 2025 году.

24.02.2021    2173    SKravchenko    0       

Google кардинально изменит дизайн Android 12

Новость Android Google ИТ-новость Мобильные приложения Новости компаний

Компания Google анонсировала глобальное обновление популярной операционной системы Android. Новая версия выйдет под номером 12. Говорят, что Android 12 назовут «Snow cone» – летний десерт из сладкого колотого льда.

24.02.2021    2571    mouse187    0       

Google представила новый сервис для поиска уязвимостей в открытом ПО

Новость Google Безопасность ИТ-новость

Компания Google запустила платформу с открытым исходным кодом OSV (Open Source Vulnerabilities). Она создана для поиска и закрытия уязвимостей в свободном ПО.

18.02.2021    1351    user1015646    0       

Отечественная компания представила сервер приложений Java EE

Новость ИТ-новость Новости компаний Языки программирования

Российская компания Bellsoft представила отечественный аналог сервера Oracle и IBM для JavaEE. Раньше продукт на базе открытого кода был доступен только для некоторых клиентов организации.

17.02.2021    2387    VKuser24342747    4       

Rustоманы из Долины: Google, Microsoft, Huawei, Mozilla и AWS основали фонд поддержки языка программирования

Новость Google ИТ-новость Новости компаний Языки программирования

Rust – перспективный язык, который широко применяется в разработке операционных систем и высоконагруженных веб-сервисов. Rust Foundation будет заниматься поддержкой и развитием языка.

16.02.2021    1622    user1015646    0       

В Microsoft Teams появилась платформа для общения и обучения

Новость Интернет ИТ-новость Мессенджеры Новости компаний

Microsoft добавила новые функции в корпоративный мессенджер Teams. В подключенной к нему платформе Viva можно пройти обучение, пообщаться с коллегами или улучшить организацию работы.

15.02.2021    3203    user1015646    0       

Google рассказала, как защищает Android от взломов

Новость Android Google Безопасность ИТ-новость

Google опубликовала информацию о том, как компания пытается улучшить безопасность Android, и какие шаги предпринимаются для борьбы с распространенными угрозами. Отчеты об уязвимостях играют в этом значительную роль.

12.02.2021    1925    SKravchenko    0       

Для регионов разработают приложение онлайн-записи на прием к врачам

Новость ИТ-новость Медицина Минкомсвязь Цифровая экономика

О возможностях приложения рассказали в Минздраве и Минцифре.

10.02.2021    1940    Senator_I    2       

Google разработает новую мобильную ОС

Новость MobileOS Google ИТ-новость Мобильные приложения

Корпорация Google создаст мобильную операционную систему для повышения безопасности использования устройств. Проект запущен под рабочим названием microdroid.

09.02.2021    2168    user1015646    0       

Google закрывает собственную игровую студию Stadia

Новость Google Видеоигры ИТ-новость Новости компаний

1 февраля Google официально закрыл собственную студию разработки игр для проекта Stadia, чтобы сосредоточить внимание на технологиях, лежащих в основе платформы.

09.02.2021    1530    SKravchenko    0       

Google представила технологию для замены cookies

Новость Google Интернет ИТ-новость

Методы сбора файлов cookies для повышения точности подбора рекламы не раз упрекали в нарушении личного пространства пользователей. Компания Google представила технологию, которая позволит отказаться от cookies и повысить уровень конфиденциальности.

09.02.2021    1285    user1015646    0       

Украинская команда FireWay одержала победу в хакатоне NASA Space Apps Challenge 2020

Новость ИТ-новость Стартапы

Украинская команда FireWay из Днепра стала победителем международного хакатона NASA Space Apps Challenge. Их изобретение было описано как «решение, которое демонстрирует наиболее инновационное использование технологии».

05.02.2021    2005    SKravchenko    2       

Китайцы разработали целых две альтернативы Flash

Новость Интернет ИТ-новость

Китайцам пришлось разработать собственную технологию ReFla взамен Flash для предотвращения сбоев в работе систем. Также они выпустили доработанную версию Flash Player с кодом 34.0.0.92.

04.02.2021    2145    mouse187    4       

Популярные дистрибутивы Linux могут лишиться поддержки Chromium

Новость Linux Google Интернет ИТ-новость

Из дистрибутивов Arch Linux, Fedora, Debian, Slackware и openSUSE может исчезнуть поддержка браузеров на движке Chromium. Причина – жесткие правила Google, из-за которых возникли проблемы с синхронизацией данных.

03.02.2021    2422    user1015646    3       

Microsoft участвует в разработке цифрового паспорта вакцинации от Covid-19

Новость ИТ-новость Медицина

Крупнейшие корпорации из сектора здравоохранения и ИТ-гиганты, такие как Microsoft, Salesforce и другие, объединились для создания цифровых идентификационных карт, которые подтверждают статус вакцинации против Covid-19.

02.02.2021    1793    capitan    3       

Что нового в Chrome 88: проверка надежности паролей и поддержка профилей

Новость Google Интернет ИТ-новость

Компания Google представила новый релиз браузера Chrome и обновила движок Chromium. Теперь ПО будет предупреждать о небезопасных паролях, а пользователь сможет создать привязанный к учетной записи профиль для персонализации работы в сети.

01.02.2021    2263    user1015646    0       

280 символов для науки: Twitter откроет доступ ученым к архиву твитов

Новость ИТ-новость Соцсети

Twitter предоставит академическим исследователям социальных сетей бесплатный доступ почти ко всем твитам. Исключение площадка сделает только для заблокированных аккаунтов.

29.01.2021    1511    VKuser24342747    1       

Отключение Flash на сутки лишило город железнодорожных служб

Новость Интернет ИТ-новость

Прекращение поддержки Flash парализовало работу железнодорожной сети китайского города-миллионника. Организация проигнорировала предупреждения Adobe о грядущем отключении технологии.

29.01.2021    1907    VKuser24342747    1