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Die Erforschung der Quantenwelt: Der Variational Quantum Eigensolver (VQE) auf Classiq
In der faszinierenden Welt der Quanteninformatik ist die Vision von Richard Feynman ein Eckpfeiler. Er vertrat die Ansicht, dass die Quantennatur des Universums am besten durch Quantencomputer erforscht und simuliert werden kann, anstatt durch klassische Computer. Diese Erkenntnis hat zur Entwicklung von Algorithmen wie dem Variational Quantum Eigensolver (VQE) geführt, der unsere Herangehensweise an komplexe Probleme in Physik und Chemie revolutioniert.
Der VQE-Algorithmus bietet die Möglichkeit, die elektronischen Strukturen von Molekülen zu erforschen und neue Materialien zu entwickeln. Dies hat große Auswirkungen auf Bereiche, die von Arzneimitteln bis zu neuen Energiequellen reichen.
Darüber hinaus ist VQE ein Algorithmus, der resistenter gegen Rauschen ist als die meisten Quantenalgorithmen, da er flache Schaltkreise verwendet und daher als einer der ersten praktischen Quantenalgorithmen angesehen wird, der einen wertvollen Quantenvorteil bietet.
Um mit einem flachen Schaltkreis aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen, müssen die darin enthaltenen Parameter mit einem klassischen Computer optimiert werden. Die Messung des Schaltkreises erfolgt entsprechend der Quanteneigenschaft, die der Chemiker/Physiker/Materialwissenschaftler erhalten möchte und die in der Regel auf klassischem Wege nicht erreicht werden kann.
Die Classiq-Plattform geht mit ihrer leistungsstarken Synthese-Engine und ihrem funktionalen Denken auf hoher Ebene noch einen Schritt weiter. Im Gegensatz zu anderen Ansätzen der Quantenprogrammierung, bei denen ein Entwickler mühsam Quantenschaltungen erstellt, indem er entscheidet, wo sich jedes Gatter befindet - ein Verfahren, das ressourcenintensiv und anfällig für menschliche Fehler ist.
Die Classiq-Synthese-Engine automatisiert diesen Prozess, steigert die Effizienz und liefert bessere Ergebnisse, indem sie viele verschiedene Implementierungen berücksichtigt und die beste Implementierung entsprechend den Bedürfnissen des Entwicklers auswählt, wie z. B. die flachste Implementierung, die flachste Implementierung für bestimmte Hardware (siehe Hardware-sensitive Synthese) und mehr. Eine gängige Methode in VQE-Schaltungen ist die Verwendung eines UCC-Ansatzes (Unitary Coupled Cluster), der über die Potenzierungsfunktion definiert ist. Letztere bezieht sich auf die Potenzierung eines Hamiltonianers, einer Funktion, die viele CNOT-Gatter verwendet, von denen sich viele gegenseitig aufheben können und eine flachere Schaltung ergeben. So zeigte die Classiq-Plattform bei der Synthese eines UCC-Ansatzes für das Wassermolekül eine Verbesserung der Schaltungstiefe um 53 % und 48 % weniger CNOT-Gatter. Dies ist nicht nur ein Schritt, sondern ein Sprung nach vorn in der Quanteninformatik.
Indem wir VQE auf der Classiq-Plattform einsetzen, betreiben wir nicht nur Forschung, sondern öffnen die Türen zu einer neuen Ära der Materialwissenschaft und des molekularen Verständnisses. Diese Kombination aus fortschrittlichen Algorithmen, High-Level-Modellierung wie beim klassischen Rechnen und einer hochentwickelten Synthese-Engine ist ein bedeutender Meilenstein auf unserem Weg in die Quantenwelt und bleibt Feynmans Vision treu.
In der faszinierenden Welt der Quanteninformatik ist die Vision von Richard Feynman ein Eckpfeiler. Er vertrat die Ansicht, dass die Quantennatur des Universums am besten durch Quantencomputer erforscht und simuliert werden kann, anstatt durch klassische Computer. Diese Erkenntnis hat zur Entwicklung von Algorithmen wie dem Variational Quantum Eigensolver (VQE) geführt, der unsere Herangehensweise an komplexe Probleme in Physik und Chemie revolutioniert.
Der VQE-Algorithmus bietet die Möglichkeit, die elektronischen Strukturen von Molekülen zu erforschen und neue Materialien zu entwickeln. Dies hat große Auswirkungen auf Bereiche, die von Arzneimitteln bis zu neuen Energiequellen reichen.
Darüber hinaus ist VQE ein Algorithmus, der resistenter gegen Rauschen ist als die meisten Quantenalgorithmen, da er flache Schaltkreise verwendet und daher als einer der ersten praktischen Quantenalgorithmen angesehen wird, der einen wertvollen Quantenvorteil bietet.
Um mit einem flachen Schaltkreis aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen, müssen die darin enthaltenen Parameter mit einem klassischen Computer optimiert werden. Die Messung des Schaltkreises erfolgt entsprechend der Quanteneigenschaft, die der Chemiker/Physiker/Materialwissenschaftler erhalten möchte und die in der Regel auf klassischem Wege nicht erreicht werden kann.
Die Classiq-Plattform geht mit ihrer leistungsstarken Synthese-Engine und ihrem funktionalen Denken auf hoher Ebene noch einen Schritt weiter. Im Gegensatz zu anderen Ansätzen der Quantenprogrammierung, bei denen ein Entwickler mühsam Quantenschaltungen erstellt, indem er entscheidet, wo sich jedes Gatter befindet - ein Verfahren, das ressourcenintensiv und anfällig für menschliche Fehler ist.
Die Classiq-Synthese-Engine automatisiert diesen Prozess, steigert die Effizienz und liefert bessere Ergebnisse, indem sie viele verschiedene Implementierungen berücksichtigt und die beste Implementierung entsprechend den Bedürfnissen des Entwicklers auswählt, wie z. B. die flachste Implementierung, die flachste Implementierung für bestimmte Hardware (siehe Hardware-sensitive Synthese) und mehr. Eine gängige Methode in VQE-Schaltungen ist die Verwendung eines UCC-Ansatzes (Unitary Coupled Cluster), der über die Potenzierungsfunktion definiert ist. Letztere bezieht sich auf die Potenzierung eines Hamiltonianers, einer Funktion, die viele CNOT-Gatter verwendet, von denen sich viele gegenseitig aufheben können und eine flachere Schaltung ergeben. So zeigte die Classiq-Plattform bei der Synthese eines UCC-Ansatzes für das Wassermolekül eine Verbesserung der Schaltungstiefe um 53 % und 48 % weniger CNOT-Gatter. Dies ist nicht nur ein Schritt, sondern ein Sprung nach vorn in der Quanteninformatik.
Indem wir VQE auf der Classiq-Plattform einsetzen, betreiben wir nicht nur Forschung, sondern öffnen die Türen zu einer neuen Ära der Materialwissenschaft und des molekularen Verständnisses. Diese Kombination aus fortschrittlichen Algorithmen, High-Level-Modellierung wie beim klassischen Rechnen und einer hochentwickelten Synthese-Engine ist ein bedeutender Meilenstein auf unserem Weg in die Quantenwelt und bleibt Feynmans Vision treu.
Über "Der Podcast des Qubit-Typen"
Der Podcast wird von The Qubit Guy (Yuval Boger, unser Chief Marketing Officer) moderiert. In ihm diskutieren Vordenker der Quanteninformatik über geschäftliche und technische Fragen, die das Ökosystem der Quanteninformatik betreffen. Unsere Gäste geben interessante Einblicke in Quantencomputer-Software und -Algorithmen, Quantencomputer-Hardware, Schlüsselanwendungen für Quantencomputer, Marktstudien der Quantenindustrie und vieles mehr.
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