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Nos últimos anos, a computação quântica experimentou um crescimento constante não apenas na construção de hardwares quânticos, mas também no desenvolvimento de algorítimos quânticos. Com a disponibilidade dos computadores Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ), que são dispositivos com capacidade entre 50 e 100 qubits e portões quânticos de alta fidelidade. O desenvolvimento de algorítimos para entender o processamento de tais máquinas é de importância crescente. No entanto, um grande problema que se encontrou no desenvolvimento de algorítimos para NISQ é como tirar total vantagem desses processadores limitados, usando recursos para resolver os problemas mais difíceis. Além disso, certos processadores quânticos possuem uma geometria mais complexa, e ignorando tais questões resultará numa computação quântica falha ou uma computação que é modificada e limitada.

Em 18 de Julho de 2018, o time Google AI Quantum introduziu em uma conferência, o framework chamado Cirq, voltado para computadores quânticos de arquitetura NISQ. O Cirq é voltado para pesquisadores que desejam entender se os NISQ são capazes de resolver problemas computacionais de importância prática. Assim que instalado, o Cirq permite que os pesquisadores desenvolvam algorítimos quânticos para processadores quânticos específicos. Além disso, o framework oferece aos usuários um controle fino dos circuitos do hardware, especificando o padrão de comportamento dos “portões”, usando portões nativos e colocando-os de forma apropriada no dispositivo. Estruturas de dados são otimizadas para escrever e compilar esses circuitos quânticos para permitir aos usuários tirar o melhor proveito da arquitetura NISQ. Por fim, o Cirq ainda suporta o teste dos algorítimos na máquina local “não-quântica” através de um simulador e foi desenvolvido para se integrar de forma fácil com os hardwares quânticos futuros ou para simulações maiores na nuvem.

A instalação no computador é bem fácil, tendo em vista que o framework foi escrito em Python, por isso ele funciona tanto no Linux, Mac OS quanto no Windows. Para instalar no Windows, basta ter o Python 3.5+ instalado e rodar o seguinte código:

python -m pip install --upgrade pip
python -m pip install cirq

Caso você tente atualizar o pip no Windows e rode com o erro de “para atualizar, use o comando…” que exibe o mesmo comando digitado, a solução é bem simples: basta rodar o programa do Python ou o seu terminal em modo administrador.

Abaixo um exemplo de algorítimo para o Cirq e o resultado que ele exibe.

import cirq

# Pick a qubit.
qubit = cirq.GridQubit(0, 0)

# Create a circuit
circuit = cirq.Circuit.from_ops(
cirq.X(qubit)**0.5, # Square root of NOT.
cirq.measure(qubit, key='m') # Measurement.
)
print("Circuit:")
print(circuit)

# Simulate the circuit several times.
simulator = cirq.google.XmonSimulator()
result = simulator.run(circuit, repetitions=20)
print("Results:")
print(result)

E o resultado impresso no console:

Circuit:
(0, 0): ───X^0.5───M('m')───
Results:
m=11000111111011001000

Para quem quiser baixar o Cirq, ele está disponível gratuitamente no Github. Além disso, sua documentação também está disponível online e gratuita.

Você sabia que é possível recarregar sua conta de telefone pela internet?

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