Dieses Video gehört zum openHPI-Kurs Introduction to Quantum Computing with Qiskit (with IBM Quantum). Möchten Sie mehr sehen?
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- 00:00Willkommen zum ersten Video der Einführung in Qiskit
- 00:04In diesem Video werden wir erfahren, was Qiskit ist
- 00:07und was der Entwicklungsplan dafür ist
- 00:12Lassen Sie uns also zur ersten Folie gehen.
- 00:14Qiskit steht für "Quantum Information Science Kit" und es ist
- 00:21ein Softwareentwicklungskit, das in einer Hochsprache geschrieben ist
- 00:27die Python ist, und es ist
- 00:30für die Arbeit mit Quantencomputern auf der Ebene von Schaltkreisen,
- 00:35Pulsen, Algorithmen und Anwendungsmodulen verwendet
- 00:39wir haben beschlossen, keine neue Programmiersprache zu schaffen, sondern
- 00:43eine der am weitesten verbreiteten Sprachen in der wissenschaftlichen Welt zu übernehmen
- 00:49und es ist Python, mit dem die meisten von Ihnen wahrscheinlich vertraut sind
- 00:56so dass Sie keine komplett neue Syntax lernen müssen, sondern nur ein Framework, das
- 01:02eine Programmiersprache benutzt, mit der man wirklich vertraut ist
- 01:07und wir haben uns entschlossen, sie als Open Source zu veröffentlichen, denn das ist die
- 01:12Kultur, die wir bei IBM Quantum anstreben
- 01:16und auch, weil wir glauben, dass dies der beste Weg ist, Software zu entwickeln
- 01:22Hier können Sie einen Bildschirm sehen, auf dem Sie sehen können
- 01:28ein Screenshot des Hauptprojekts mit Sicht, aber wir werden
- 01:33wir werden es etwas später im Detail sehen
- 01:37Wir werden uns also zunächst den Entwicklungsfahrplan ansehen, und zwar nicht nur
- 01:42über Software, sondern die gesamte IBM Quantum Development Roadmap, damit Sie verstehen
- 01:48warum wir uns entschieden haben, eine Qiskit-Serie zu machen
- 01:55Das ist nicht selbstverständlich, aber es entspricht den Anforderungen der
- 02:01Schritte, die wir zur Entwicklung eines
- 02:06universellen Werkzeugs rund um einen Quantencomputer unternehmen
- 02:10und das ist unser Hauptziel für die Zukunft
- 02:14Hier auf der Folie können Sie die verschiedenen Schritte sehen, die wir unternommen haben
- 02:20Der erste Fahrplan wurde veröffentlicht
- 02:25vor ein paar Jahren
- 02:28zweitausendzwanzig und dieses Jahr zweitausendund
- 02:34zweiundzwanzig haben wir eine Aktualisierung dieses Fahrplans veröffentlicht
- 02:39Wenn Sie also nicht damit vertraut sind, können Sie sich jederzeit die
- 02:44Videodurchsagen ansehen, aber im Grunde müssen Sie
- 02:48berücksichtigen, dass wir hauptsächlich über zwei Ebenen sprechen
- 02:55die erste ist die Hardware, wie sich die Hardware weiterentwickeln wird
- 02:59und das zweite ist
- 03:01Software-Anwendungen, also in Bezug auf die Hardware, wenn Sie interessiert sind
- 03:06können Sie sich die Zahlen auf der Folie ansehen, aber
- 03:11wir werden uns jetzt auf die andere Ebene konzentrieren
- 03:15Software und Anwendungen
- 03:17Wenn wir also die Hardware weiterentwickeln, müssen wir auch die Software-Ebene weiterentwickeln.
- 03:25und dafür arbeiten wir in verschiedenen Schritten
- 03:28einer davon ist die erste Abmilderung
- 03:33und die Charakterisierung von Fehlern und schließlich
- 03:36einen Weg zu finden, sie zu korrigieren
- 03:39und wie wir unsere Schaltungen effizient in der Hardware ausführen können
- 03:44Das ist also die Schicht, auf der Sie Qiskit Runtime lesen
- 03:49und dynamische Schaltkreise darüber, wir denken auch über die
- 03:54verschiedenen Arten von Benutzern nach, die Quantencomputer haben, also haben wir
- 03:59die Kernel-Entwickler, die näher
- 04:02an der Hardware arbeiten und die
- 04:05hochleistungsfähigen Schaltkreise für die Ausführung in der Hardware entwickeln
- 04:09aber dann haben wir die Algorithmus-Entwickler und die Algorithmus-
- 04:14Entwickler sollten nicht unbedingt Experten für Hardware sein, sondern
- 04:18sie müssen Wege finden, um Probleme mit dieser neuen Technologie zu lösen
- 04:26und für die Entwickler von Algorithmen denken wir auch, dass
- 04:31sie Quantencomputer nicht nur als Beschleuniger benutzen werden
- 04:36sondern dass sie auch andere Ressourcen nutzen werden
- 04:39wie z.B. GPUs, CPUs und
- 04:43alles, was wir heute in der klassischen Datenverarbeitung haben
- 04:46daher ist es auch für diese hybriden Algorithmen notwendig, dass wir verschiedene Beschleuniger verwenden
- 04:54dass wir eine intelligente Orchestrierung aller Ressourcen vornehmen
- 04:59deshalb sprechen wir über Quantenserver
- 05:03und auch eine Reihe von Algorithmen und Anwendungsmodulen, die wir in Qiskit sehen werden
- 05:10Sie werden auch in anderen Kursen mehr darüber lernen
- 05:14aber im Grunde sind es Module, die alle Werkzeuge enthalten, die Sie
- 05:18benötigen, um Ihre Probleme vorzubereiten und sie auf etwas abzubilden, das
- 05:21später im Quantencomputer gelöst werden kann
- 05:24und auch Bibliotheken, die die Algorithmen enthalten, die Quanten-
- 05:29Algorithmen, die bisher entwickelt worden sind
- 05:32Darüber hinaus gibt es noch eine dritte Art von Nutzern, nämlich die Modellentwickler
- 05:37und sie wenden diese Quantenalgorithmen auf reale
- 05:41Anwendungsfälle anwenden, also sollten sie auch keine Experten sein, weder
- 05:47in Quantenalgorithmen noch in Hardware, sie brauchen eine höhere Abstraktionsebene
- 05:53und das ist der Grund, warum wir auch an Prototypen für die
- 05:57verschiedenen Anwendungsfälle oder für die verschiedenen Anwendungsbereiche arbeiten
- 06:02hier haben Sie also bereits einen Überblick und
- 06:06hoffentlich ist es klarer, was ich als nächstes erklären werde
- 06:12Wenn man also alle Schritte berücksichtigt, die wir einarbeiten müssen
- 06:16sieht Qiskit so aus, wie es sich im Laufe der Jahre entwickelt hat
- 06:21und das ist das derzeitige Bild
- 06:24Wir haben also alle Schaltflächen, auf die wir zugreifen können
- 06:28auf die Hardware, auf die
- 06:30wir Zugang haben. Qiskit ist eigentlich
- 06:34Hardware-agnostisch, so dass es nicht nur in unseren Simulatoren
- 06:40oder bei unseren eigenen Providern laufen kann, sondern auch in anderen
- 06:45Quantencomputern, die sogar in anderen
- 06:50Technologien wie z.B. ion drops, also das, was man auf dem Bildschirm sieht
- 06:55unten auf dieser Folie
- 06:58Qiskit Aer ist der Teil, der alle Simulatoren enthält
- 07:02Qiskit IBM ist der Anbieter, der alle unsere Buggins enthält
- 07:07verfügbar über die Cloud
- 07:09dann haben wir die anderen Anbieter, nur um das zu betonen
- 07:13die Tatsache, dass Qiskit hardwareunabhängig ist
- 07:16und dann sieht man ein kleines Kästchen, auf dem OpenQASM steht, das ist wie
- 07:21die Assemblersprache, das Äquivalent zu dem, was man sich vorstellen kann
- 07:27in der klassischen Datenverarbeitung
- 07:30aber für den Quantencomputer
- 07:33dann haben wir Qiskit Terra, das der Kern von
- 07:37Qiskit ist und alle anderen Elemente basieren auf Terra
- 07:41und darüber hinaus haben wir die Anwendungsmodule, die wir
- 07:45bereits für die wichtigste Anwendung erwähnt haben
- 07:50Bereiche, die wir bisher identifiziert haben, so haben wir Qiskit Finance, Qiskit Nature
- 07:55Qiskit Machine Learning und Qiskit Optimization
- 07:59und abgesehen davon, wie Sie wahrscheinlich schon wissen
- 08:04arbeiten wir heute mit NISQ-Geräten, was bedeutet, dass es noch Rauschen gibt
- 08:10und deshalb brauchen wir auch ein ganzes Modul
- 08:13von Werkzeugen, die es uns ermöglichen, zu charakterisieren
- 08:20und die Fehler, die auftreten, abzuschwächen
- 08:22und das ist Qiskit Experiments
- 08:25außerdem haben wir noch Qiskit Dynamics, das ist
- 08:29ein weiteres Modul zum Lösen partieller Differentialgleichungen
- 08:34und auf dieser Seite können Sie Qiskit Metal sehen und dies ist getrennt
- 08:37weil es auch ein Modul von Qiskit ist, aber für einen sehr spezifischen
- 08:43Anwendungsbereich, nämlich Hardware-Design
- 08:47Jetzt haben Sie also einen Überblick über das Gesamtbild von Qiskit
- 08:52lasst uns sehen, wie wir es tatsächlich benutzen werden, um ein Problem zu lösen auf einem
- 08:57Quantencomputer Hier sehen Sie alle Bestandteile, die wir brauchen
- 09:01Wir haben also unser Problem und wir benutzen
- 09:05das Qiskit-Anwendungsmodul, um
- 09:08dieses Problem so abzubilden, dass wir einen Quanten-
- 09:13Algorithmus anwenden können, dann werden wir einen Quantenalgorithmus haben, der wahrscheinlich
- 09:18entweder im Anwendungsmodul oder in Qiskit Terra enthalten sind
- 09:21dieser Quantenalgorithmus wird die Interaktionen von
- 09:25Der Quantenalgorithmus übersetzt den Code in die Ausführung von Quantenschaltungen
- 09:30die kompiliert und in einer Hardware oder einem Simulator ausgeführt werden müssen
- 09:36Dies ist also der Ablauf, wie unser Problem in einem Quantencomputer gelöst wird
- 09:43und nun zum Schluss noch ein Blick auf die Hauptseite
- 09:48des Projekts ansehen, damit Sie die Möglichkeit haben
- 09:53ein Gefühl für alle Ressourcen bekommen, die Ihnen zur Verfügung stehen
- 09:58Wie jedes gute Open-Source-Projekt, haben wir natürlich die Dokumentation
- 10:03Wenn man also qiskit.org aufruft
- 10:09sieht man zuerst ein paar quick Links
- 10:15dann gibt es einen ganzen Bereich für Lernressourcen
- 10:19und hier kann man sie filtern
- 10:22Sie haben das Qiskit-Textbook, das eine der bekanntesten Ressourcen ist
- 10:27das wir zur Verfügung haben, ist ein Lehrbuch, das Sie für sich selbst verwenden können
- 10:32lernen oder auch um Qiskit in einer Klasse zu unterrichten
- 10:36dann haben Sie auch einige
- 10:38ob Sie Videos oder Lesen bevorzugen, Sie haben verschiedene Arten von Ressourcen
- 10:44und Sie können sie auch filtern nach
- 10:48nach dem Grad Ihres Fachwissens
- 10:50Innerhalb des Qiskit-Lehrbuchs gibt es auch verschiedene Lernteile
- 10:55Ich bitte Sie also, einen Blick darauf zu werfen, dann haben wir auch einen Abschnitt
- 11:00für die Community, hier könnt ihr alle Bänder sehen, die
- 11:04passieren, die Bands, die in der Vergangenheit gemacht wurden, würde ich auch Sie
- 11:09ermutigen, diesem Slack beizutreten, dem Qiskit Slack, den ihr habt
- 11:13den Link hier unten auf der Seite und folgen Sie Qiskit auch in
- 11:19Twitter, damit Sie über alle Veranstaltungen, die sie organisieren, auf dem Laufenden sind
- 11:25Sie haben auch einen Abschnitt über die verschiedenen Advocates, so dass Sie überprüfen können
- 11:31welche von ihnen in eurer Region arbeiten, sie sind im Grunde
- 11:35die enthusiastischsten Mitglieder der Gemeinschaft und sie normalerweise
- 11:38organisieren Veranstaltungen oder sind bereit, an verschiedenen Projekten mitzuarbeiten
- 11:44und der letzte Abschnitt ist die Dokumentation
- 11:47wo wir Informationen über alle APIs haben, die ich erwähnt habe
- 11:53also haben Sie die Referenz von allen, Sie können sogar auf den Quellcode zugreifen
- 11:58Da es sich um ein Open-Source-Projekt handelt, ist es auch möglich, etwas beizutragen
- 12:02zu Qiskit beizutragen und hier haben Sie die Richtlinien dafür
- 12:05und es gibt eine Menge Tutorials, um zu lernen, wie man
- 12:08jedes der Teile benutzt, also
- 12:11das ist die Zusammenfassung aller Dinge, die Sie zur Verfügung haben
- 12:15aber wir werden weiter im Detail sehen, was
- 12:20Qiskit ist in den nächsten Videos
- 12:22Ich danke Ihnen vielmals
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Über dieses Video
The SDK Qiskit for Quantum Algorithms is one of the most important standards in quantum computing. What is Qiskit? How does it work and what do you have to know to get started?