Open-Source-Quantencomputersoftware OpenFermion?

Google hat auf seinem offiziellen Blog die Open-Source-Quantencomputersoftware OpenFermion angekündigt. Dies ist ein weiterer neuer Schritt nach Open-Source-Deep-Learning-Entwicklungsframeworks wie Tensorflow und Caffe.

Google sagte, dass der Quellcode von OpenFermion dieses Mal offen ist und von Benutzern kostenlos verwendet werden kann. Chemiker und Materialwissenschaftler können Google-Software verwenden, um Algorithmen und Gleichungen so anzupassen, dass sie auf Quantencomputern ausgeführt werden können.

„Wir hoffen, dass diese Entscheidung dazu beiträgt, eine Community auf Basis von OpenFermion als Standard aufzubauen, damit chemische Simulationen auf Quantencomputern durchgeführt werden können“, schrieb Google in einem Blogbeitrag.

Googles Open-Source-Ansatz ist auch ein aktueller Trend im Bereich der Quantencomputer. Unternehmen wie IBM, Intel, Microsoft und D-Wave haben alle die Eröffnung ihrer eigenen Quantencomputing-Plattformen angekündigt, um den kommerziellen Betrieb des Quantencomputings zu fördern.

OpenFermion ist eine Software, die eine Algorithmenbibliothek enthält, die Elektronenwechselwirkungen auf einem Quantencomputer simulieren kann. Dies ist wichtig für die Bereiche Chemie und Materialwissenschaften, da OpenFermion Wissenschaftlern dabei helfen kann, chemische Molekülsimulationsexperimente und Materialien in einem Programmierformat zu beschreiben, das Quantencomputer verstehen können. Bisher mussten Chemiker mit professionellen Quantencomputer-Softwareentwicklern zusammenarbeiten und große Mengen an Softwarecode schreiben, um die Wechselwirkungen zwischen Elektronen auf einem Quantencomputer zu simulieren.

Darüber hinaus kann OpenFermion die beiden beliebtesten traditionellen Simulatoren Psi4 und PySCF direkt anpassen. Erwähnenswert ist, dass OpenFermion mit mehreren verschiedenen Quantencomputern kompatibel ist, darunter Modelle von Google, Rigetti und IBM.

Neben Google war auch das Quantencomputer-Start-up Rigetti an dieser Softwareentwicklung beteiligt. Google sagte in einem Blogbeitrag, dass die ETH Zürich, das Lawrence Berkeley National Laboratory, die University of Michigan, die Harvard University, die Oxford University, das Dartmouth College und die NASA bei der Entwicklung der Software Hilfe geleistet hätten.

Im Vergleich zu herkömmlichen Computern besteht der größte Unterschied zwischen Quantencomputern darin, dass herkömmliche Computer Probleme nur einzeln in chronologischer Reihenfolge lösen können, während Quantencomputer mehrere Probleme gleichzeitig lösen können.

Die von herkömmlichen Computern verwendete Betriebsregel ist binär und verwendet 0 und 1 zum Aufzeichnen des Informationsstatus. Quantencomputer beschreiben Informationen jedoch anhand von Quantenzuständen. Sie können mehrere Zustände gleichzeitig darstellen und gleichzeitig Überlagerungsoperationen durchführen, sodass sie über eine schnellere Rechenmethode verfügen.

Denn die Rechenleistung von Quantencomputern ist um mehrere Größenordnungen höher als die aktueller traditioneller Supercomputer. Daher glauben viele Menschen, dass Quantencomputer Aufgaben erledigen werden, die bisher als unmöglich galten, wie etwa die Simulation chemischer Katalysatoren, den Aufbau von Modellen ultrakomplexer Systeme, das Knacken von Verschlüsselungscodes usw. Doch bislang waren die von diesen Unternehmen entwickelten Quantencomputer weder leistungsstark noch präzise genug, um bei den meisten Aufgaben klassische Computer zu übertreffen.