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 80 13.10.20 15:47 Сейчас в теме
Круто конечно звучит. А ошибки пользователей при закрытии месяца уже умеет находить?
2. Brawler 483 13.10.20 19:23 Сейчас в теме
(1) любой системе будет лучше без пользователей
SKravchenko; +1 Ответить
3. awk 728 14.10.20 10:39 Сейчас в теме
(2) В любой системе будут ошибки. :)
Оставьте свое сообщение

См. также

Google разработает новые требования к безопасности приложений в Play

Новость Google Безопасность ИТ-новость Мобильные приложения

Google намерена запустить в магазине Google Play раздел безопасности, где будут подробно перечислены сведения о разрешениях приложения. Из-за этого изменятся требования к разработчикам.

сегодня в 15:04    223    VKuser24342747    0       

JetBrains представила крупное летнее обновление IntelliJ IDEA 2021.2

Новость ИТ-новость Новости компаний

Новая версия IDE получила поддержку анализа Java-кода во всем проекте, дополнительные действия при сохранении изменений и более наглядное отображение зависимостей.

вчера в 17:09    2128    VKuser24342747    2       

HeadHunter назвал самые необычные вакансии для ИТ-специалистов в России

Новость ИТ-новость

Кадровый портал HeadHunter подготовил список экзотических вакансий в России за лето 2021 года. В перечень попали разработчики с сфере распознавания изображений, 3D-скульптор, создатель смарт-контрактов на блокчейне.

вчера в 15:20    941    VKuser24342747    1       

Microsoft не позволит установить Windows 11 на старые компьютеры

Новость Windows Безопасность ИТ-новость

Microsoft намерена блокировать установку Windows 11 на компьютеры, не соответствующие системным требованиям. Компания закроет все сторонние методы обхода ограничений.

03.08.2021    1530    VKuser24342747    2       

ARM разработала гибкий пластиковый микропроцессор

Новость ИТ-новость Микроэлектроника

Специалисты ARM представили пластиковую версию процессора Cortex-M0. Решение с тонкопленочными транзисторами на полиамидной подложке унаследовало все возможности популярного микроконтроллера.

02.08.2021    2976    user1015646    0       

Intel признает, что отстает от конкурентов на четыре года и будет выпускать чипы для Qualcomm

Новость ИТ-новость Микроэлектроника Новости компаний

Представители корпорации Intel заявили, что компания начнет производство чипов Qualcomm. Также компания подготовила план развития, чтобы догнать своих конкурентов, таких как Taiwan Semiconductor Manufacturing и Samsung Electronics, к 2025 году.

30.07.2021    1470    SKravchenko    1       

Представлено водяное охлаждение для чипов мощностью 2,6 кВт

Новость ИТ-новость Микроэлектроника

Компания TSMC, один из крупнейших производителей микропроцессоров, разработала инновационную систему водяного охлаждения. Она позволяет отвести от чипа 2,6 кВт тепла.

30.07.2021    1982    user1015646    1       

«Сбер» впервые в России получил патент на программу, написанную ИИ

Новость Искусственный интеллект ИТ-новость

Подразделение Sber AI зарегистрировало в Роспатенте приложение, написанное предварительно обученной нейросетью. Искусственный интеллект сгенерировал код на C++ и Java.

30.07.2021    1178    VKuser24342747    3       

Линус Торвальдс добавит в Linux драйвер для NTFS от российских разработчиков

Новость Linux ИТ-новость

Создатель Linux заявил о готовности добавить драйвер в ядро операционной системы, если программисты из России займутся его интеграцией и сопровождением. Торвальдс лично примет этот pull-запрос.

28.07.2021    2225    VKuser24342747    0       

Amazon представил игровой движок с открытым исходным кодом

Новость ИТ-новость Новости компаний

Компания Amazon всерьез намерена покорить все цифровые рынки – в том числе индустрию гейминга. Разработчики выпустили движок Open 3D Engine для создания игр и других приложений с открытым исходным кодом.

28.07.2021    960    user1015646    0       

Microsoft представила эмулятор Altair 8800 на Azure Sphere

Новость ИТ-новость Микроэлектроника

Microsoft представила эмулятор ретрокомпьютера Altair 8800 на операционной системе для работы с облаком Azure Sphere.

27.07.2021    1906    SKravchenko    0       

Microsoft выпустит облачную ОС

Новость ОС ИТ-новость Облачные технологии

Компания Microsoft активно конкурирует с Amazon и Google на рынке передовых облачных технологий. Чтобы предоставить пользователям возможность гибридной работы в Windows с любого устройства, разработчики анонсировали облачную ОС – сервис Windows 365.

26.07.2021    2182    user1015646    0       

Google добавит в Chrome режим приоритетной загрузки сайта по HTTPS

Новость Безопасность Интернет ИТ-новость

В новой версии Google Chrome появится режим HTTPS-First, который заставит браузер всегда пытаться загружать сайты по защищенному протоколу. В будущих релизах веб-обозревателя эта функция будет включена по умолчанию.

21.07.2021    1487    VKuser24342747    0       

JetBrains назвала JavaScript и SQL самыми популярными языками в России

Новость Аналитика ИТ-новость Языки программирования

Компания JetBrains провела ежегодный опрос об экосистеме разработки в 2021 году. В нем приняли участие 31 743 разработчика из 183 стран, в том числе из Российской Федерации и СНГ.

21.07.2021    1492    VKuser24342747    3       

MongoDB с последней версией Atlas стал бессерверным

Новость СУБД ИТ-новость

13 июля MongoDB представила версию 5.0 платформы баз данных NoSQL. Последние обновления поддерживают многие рабочие нагрузки в бессерверном режиме. Новая версия включает новые возможности для приложений и улучшения конфиденциальности и безопасности.

20.07.2021    1845    SKravchenko    1       

«Яндекс» представил уникальный сервис для автоматического перевода видео

Новость Искусственный интеллект ИТ-новость Новости компаний Яндекс

«Яндекс» разработал прототип сервиса на базе нейросети, который в режиме реального времени переводит иностранные ролики на русский язык и озвучивает их. По словам компании, технология не имеет аналогов в мире.

20.07.2021    1851    VKuser24342747    2       

Появился способ игнорировать запрет установки Windows 11 на слабые ПК

Новость Windows ИТ-новость

Новая Windows 11 не может быть установлена на компьютеры, которые не соответствуют системным требованиям, определенным разработчиками. Однако продвинутые пользователи нашли способ обойти это ограничение.

19.07.2021    1740    VKuser24342747    0       

На свежих процессорах Intel создали микрокомпьютер под Windows 10

Новость Windows Гаджеты ИТ-новость Микроэлектроника

Энтузиасты и стартаперы полюбили Arduino и Raspberry Pi. Но инженеры Commate Computer (Commell) пошли дальше и представили миниатюрный ПК LE-37O на базе новейших чипов Intel Tiger Lake. И на нем можно запустить Windows 10.

16.07.2021    1657    user1015646    3       

Вот это поворот: Microsoft выпустила дистрибутив Linux

Новость Linux ИТ-новость Новости компаний

Пока мир замер в ожидании новой Windows 11, Microsoft решила преподнести пользователям большой сюрприз – и представила собственный дистрибутив Linux, CBL-Mariner 1.0.

15.07.2021    1901    user1015646    2       

Стартовала программа возмещения затрат разработчикам на скидки для малого бизнеса

Новость Законодательство Импортозамещение ИТ-новость Облачные технологии

Утверждена программа, в которой предусмотрено субсидирование разработки облачного программного обеспечения для малого и среднего бизнеса, а также скидки на софт, разработанный в рамках данной программы, до 50%.

15.07.2021    939    ЕленаЧерепнева    0       

Исследователи установили: ИИ-программы для собеседований не понимают речь соискателя

Новость Искусственный интеллект ИТ-новость

Эксперты из Массачусетского технологического института (MIT) изучили приложения, анализирующие резюме кандидатов. Ученые пришли к выводу, что такой софт плохо справляется с задачами и дает неверные результаты.

14.07.2021    946    VKuser24342747    1       

Юбилейный индекс TIOBE на июль. Рейтинг отмечает 20-летие

Новость ИТ-новость Рейтинг Языки программирования

Ежемесячный индекс TIOBE показывает, какие языки программирования наиболее популярны, и как их популярность растет с течением времени. В июле TIOBE отмечает 20-летие, публикует новый рейтинг и график популярности языков программирования за 20 лет.

12.07.2021    1434    SKravchenko    0       

Google сделает обязательной двухэтапную аутентификацию для аккаунтов разработчиков

Новость Google ИТ-новость Мобильные приложения

До конца года всем разработчикам мобильных приложений для продуктов Google нужно подключить двухэтапную аутентификацию. Также им придется пройти дополнительную верификацию личности. 

08.07.2021    1253    VKuser24342747    1       

Google установил новый обязательный формат для Android-приложений

Новость Google ИТ-новость Мобильные приложения Новости компаний

Компания Google объявила, что стандарт приложений Android App Bundle (AAB) станет обязательным в Play Store. Он заменит монолитный формат APK.

07.07.2021    2109    user1015646    0       

Токен исходного кода интернета продали с аукциона

Новость ИТ-новость

NFT-токены – уникальные двойники цифровых произведений – становятся все популярнее: их стали предлагать на традиционных аукционах с вековой историей. На этот раз ушел с молотка токен исходного кода интернета – на Sotheby’s его продали за 5,43 млн долларов США.

06.07.2021    2516    user1015646    0