🔬

quantum-circuit-optimizer

An interactive hybrid quantum-classical optimization simulator that combines quantum processors with classical computers to solve complex problems. Explore Variational Quantum Eigensolver (VQE) for molecular simulation, QAOA for combinatorial optimization, and quantum machine learning with real-time visualization of the optimization landscape.

🔬 Thử ngay

Đây là gì?

🎯 Mẹo sử dụng

📚 Thuật ngữ

Variational Quantum Eigensolver (VQE)
Một thuật toán lai tìm kiếm năng lượng trạng thái cơ bản của phân tử bằng cách tối ưu hóa lặp đi lặp lại mạch lượng tử được tham số hóa bằng phản hồi cổ điển.
QAOA
Thuật toán tối ưu hóa gần đúng lượng tử - một phương pháp lai để giải các bài toán tối ưu hóa tổ hợp bằng cách sử dụng các phép toán lượng tử xen kẽ.
Ansatz
Mẫu mạch lượng tử được tham số hóa được sử dụng trong các thuật toán biến phân, có các tham số được tối ưu hóa bằng máy tính cổ điển.
Cost Function
Một hàm toán học định lượng mức độ tốt của một giải pháp cụ thể mà thuật toán lai tìm cách giảm thiểu hoặc tối đa hóa.
Barren Plateau
Một hiện tượng trong đó độ dốc của hàm chi phí biến mất theo cấp số nhân theo số lượng qubit, khiến việc tối ưu hóa cổ điển trở nên vô cùng khó khăn.
Classical Optimizer
Thuật toán cổ điển (như COBYLA, Adam hoặc L-BFGS) điều chỉnh các thông số mạch lượng tử dựa trên kết quả đo.
Circuit Depth
Số lớp cổng tuần tự trong mạch lượng tử, ảnh hưởng trực tiếp đến thời gian tính toán và tích tụ nhiễu.
Gate Synthesis
Sự phân rã các hoạt động lượng tử phức tạp thành các chuỗi cổng cơ bản dành cho phần cứng cụ thể.
Transpilation
Chuyển đổi mạch lượng tử để đáp ứng các ràng buộc về phần cứng bao gồm bộ cổng gốc và kết nối qubit.
Error Mitigation
Các kỹ thuật nhằm giảm tác động của nhiễu lên các tính toán lượng tử mà không cần sửa lỗi lượng tử hoàn toàn, chẳng hạn như phép ngoại suy không nhiễu.
Noise Model
Mô tả toán học về các lỗi ảnh hưởng đến bộ xử lý lượng tử, bao gồm lỗi cổng, lỗi đo lường và mất kết hợp.
Convergence
Quá trình thuật toán tối ưu hóa tiếp cận giải pháp tối ưu, được đo bằng độ chênh lệch giảm dần giữa các kết quả lặp liên tiếp.
Measurement Shots
Số lần một mạch lượng tử được thực hiện và đo lường để xây dựng số liệu thống kê nhằm ước tính các giá trị kỳ vọng.
Ground State Energy
Năng lượng thấp nhất có thể có của một hệ lượng tử mà thuật toán VQE hướng tới để tìm kiếm cho các ứng dụng mô phỏng phân tử.
Qubit Connectivity
Bố cục vật lý của các kết nối giữa các qubit trên bộ xử lý lượng tử, xác định cổng hai qubit nào có thể được thực hiện trực tiếp.
Hardware-Efficient Ansatz
Một thiết kế mạch được tham số hóa chỉ sử dụng các cổng dành riêng cho phần cứng mục tiêu và tôn trọng khả năng kết nối qubit của nó, giảm thiểu chi phí dịch chuyển.
COBYLA
Tối ưu hóa có ràng buộc BẰNG Xấp xỉ tuyến tính - một trình tối ưu hóa cổ điển không có độ dốc thường được sử dụng trong VQE hoạt động tốt với các phép đo lượng tử nhiễu.
MaxCut Problem
Một bài toán tối ưu hóa lý thuyết đồ thị yêu cầu số cạnh tối đa giữa hai nhóm đỉnh, thường được sử dụng để đánh giá QAOA.
Hamiltonian
Một toán tử mô tả tổng năng lượng của một hệ lượng tử có thuật toán VQE trạng thái cơ bản tìm cách tìm ra.
Variational Principle
Nguyên lý cơ học lượng tử cho rằng giá trị kỳ vọng của Hamiltonian đối với bất kỳ trạng thái thử nghiệm nào luôn lớn hơn hoặc bằng năng lượng trạng thái cơ bản thực sự.
Gradient Descent
Một thuật toán tối ưu hóa cổ điển điều chỉnh lặp đi lặp lại các tham số theo hướng giảm mạnh nhất của hàm chi phí.
Expectation Value
Kết quả trung bình của việc đo một lượng tử có thể quan sát được qua nhiều phép đo lặp lại của các trạng thái lượng tử được chuẩn bị giống hệt nhau.
Fidelity
Thước đo mức độ gần nhau của hai trạng thái lượng tử, từ 0 (trực giao) đến 1 (giống hệt nhau).
Pauli Decomposition
Biểu thị hàm Hamilton dưới dạng tổng có trọng số của tích tensor của ma trận Pauli, cho phép đo trên phần cứng lượng tử.
Quantum Volume
Một số liệu kết hợp số lượng qubit, khả năng kết nối và độ trung thực của cổng để đo lường khả năng tổng thể của bộ xử lý lượng tử.
Quantum Advantage
Chứng minh rằng máy tính lượng tử giải quyết một vấn đề thực tế nhanh hơn hoặc hiệu quả hơn bất kỳ máy tính cổ điển nào.
Adiabatic Theorem
Một nguyên lý phát biểu rằng một hệ lượng tử vẫn ở trạng thái cơ bản nếu các điều kiện bên ngoài thay đổi đủ chậm, cơ sở cho quá trình ủ lượng tử.

🏆 Nhân vật chính

Alberto Peruzzo (2014)

Dẫn đầu cuộc trình diễn thử nghiệm đầu tiên về Bộ giải riêng lượng tử biến thiên (VQE) trên bộ xử lý lượng tử quang tử, chứng minh rằng tối ưu hóa lượng tử-cổ điển lai là khả thi về mặt thực nghiệm

Edward Farhi (2014)

Đồng phát minh ra Thuật toán tối ưu hóa gần đúng lượng tử (QAOA) và khái niệm tính toán đoạn nhiệt lượng tử, cung cấp các khuôn khổ nền tảng cho tối ưu hóa lượng tử

Jarrod McClean (2016)

Phát triển khung lý thuyết cho các thuật toán lượng tử biến phân và xác định bài toán bình nguyên cằn cỗi, định hình căn bản sự hiểu biết về tối ưu hóa lượng tử-cổ điển lai

Abhinav Kandala (2017)

Dẫn đầu cuộc trình diễn thử nghiệm VQE của IBM để mô phỏng phân tử trên phần cứng lượng tử siêu dẫn, thúc đẩy hóa học lượng tử thực tế

Maria Schuld (2018)

Tiên phong trong việc kết nối giữa các mạch lượng tử biến thiên và học máy, thiết lập lĩnh vực học máy lượng tử với các thuật toán lai

Alain Aspuru-Guzik (2005)

Đề xuất ý tưởng ban đầu về việc sử dụng máy tính lượng tử để mô phỏng hóa học và VQE đồng phát triển, kết nối điện toán lượng tử và hóa học tính toán

Ryan Babbush (2018)

Dẫn dắt nhóm thuật toán lượng tử của Google trong việc phát triển các phương pháp mô phỏng hóa học lượng tử hiệu quả và trình diễn VQE trên phần cứng lượng tử thực

🎓 Tài nguyên học tập

💬 Lời nhắn cho người học

{'encouragement': "Hybrid quantum-classical computing is where theory meets practice in today's quantum world. You do not need to wait for fault-tolerant quantum computers to start solving real problems - the algorithms you explore in this simulator are running on actual quantum hardware right now, tackling challenges in chemistry, finance, and logistics.", 'reminder': 'The most important skill in hybrid quantum computing is not mastering every technical detail - it is developing intuition for how quantum and classical resources can complement each other. Every time you run an optimization and watch the convergence plot, you are building that intuition.', 'action': 'Start with the Water molecule (H2) preset and run the VQE optimization. Watch how the energy converges toward the ground state as the classical optimizer adjusts the quantum circuit parameters. Then try increasing the noise level to see how real-world hardware imperfections affect the results.', 'dream': "We dream of a future where a chemistry student in Ethiopia can simulate novel drug molecules on quantum hardware, where an operations researcher in Cambodia can optimize supply chains using QAOA, and where hybrid quantum computing becomes a standard tool in every scientist's toolkit, regardless of their location or resources.", 'wiaVision': 'WIA Book envisions hybrid quantum-classical computing as the bridge to practical quantum advantage, and our simulators as the on-ramp for the next generation of quantum scientists. By making these advanced algorithms interactive and visual, we transform intimidating mathematics into intuitive understanding.'}

Bắt đầu

Miễn phí, không cần đăng ký

Bắt đầu →