Interaktyvūs laboratoriniai darbai, paremti branduolinio magnetinio rezonanso (BMR) kvantinio skaičiavimo platforma SpinQ Gemini. Nuo bazinių kvantinių vartų iki kvantinių algoritmų.
Autorius: prof. dr. Šarūnas Grigaliūnas
SpinQ Gemini — 2 kubitų branduolinio magnetinio rezonanso (BMR/NMR) kvantinis kompiuteris, skirtas edukacijai ir moksliniams tyrimams. Dirba kambario temperatūroje.
Suprasti kvantinio skaičiavimo pagrindus: kubitus, superpoziciją, kvantines grandines, matavimus ir pritaikyti šias žinias realių algoritmų eksperimentuose.
9 laboratoriniai darbai: nuo vieno kubito operacijų iki kvantinių algoritmų (Deutsch-Jozsa, Grover, Bernstein-Vazirani). Kiekvienas eksperimentas turi teoriją, simuliaciją ir interaktyvias užduotis.
Išbandykite bazines kvantines operacijas. Paspauskite vartų mygtukus, kad pakeistumėte kubito būseną.
Pasirinkite eksperimentą, kad pradėtumėte interaktyvų laboratorinį darbą. Eksperimentai išdėstyti nuo paprastesnių prie sudėtingesnių.
Branduolinis sukinys, Larmor precesija, FID signalas, Furje transformacija, relaksacija ir cheminis poslinkis.
PradinisDvieju lygmenu sistemos osciliacijos, Rabi daznis, impulsu kalibravimas ir kvantiniu vartu nustatymas.
PradinisT1 ir T2 relaksacija, spinų aidas, Ramsey interferencija ir koherencijos praradimas.
VidutinisSukimosi operatoriai, RD impulsai, vieno ir dviejų kubitų vartai, J-rysis ir CNOT realizacija.
VidutinisTerminė pusiausvyra, tankio matrica, pseudogrynoji būsena (PPS) ir spektrinė verifikacija.
VidutinisVieno ir dvieju kubitu vartai, CNOT, SWAP, universalieji rinkiniai, grandiniu tapatumai ir Deutsch-Jozsa algoritmas.
PazengęsTankio matricos rekonstrukcija, Stokes parametrai, vieno ir dvieju kubitu tomografija, fidelity ir triuksmo analize.
PazengęsDeutsch, Bernstein-Vazirani ir Grover paieskos algoritmai, orakulu konstrukcija ir amplitudes stiprinimas.
PazengęsQFT grandine, valdomi fazes vartai R_k, kvantinis fazes ivertinimas (QPE) ir HHL algoritmas tiesinems lygtims spresti.
PazengęsSukinio aidas, Hahn seka, dinaminis atsiejimas (CPMG, XY-4, UDD) ir skaitmeninis impulsu optimizavimas (SMP, GRAPE).
PazengęsKvantines grandines konstravimas, GUI ir kodo sasajos, simuliavimas ir vykdymas tikroje kvantineje sistemoje.
PazengęsSpinQ Gemini yra 2 kubitų branduolinio magnetinio rezonanso (BMR) kvantinis kompiuteris, sukurtas edukaciniams tikslams. Platforma leidžia atlikti tikrus kvantinius skaičiavimus kambario temperatūroje, nereikalaujant kriogeninio aušinimo.
Sistema naudoja malono rūgšties dibromo fluoracetamido molekulę kaip 2 kubitų registrą, kur vandenilio (¹H) ir fluoro (¹⁹F) branduoliai atitinka du kubitus.
Bell būsenos sukūrimo grandis — vienas iš pagrindinių eksperimentų, demonstruojančių kvantinį susipynimą.
Laboratorinių darbų programinę pusę papildo RQmod — deklaratyvi kalba ir ResilQ Studio aplinka, skirta postkvantinės kriptografijos rizikoms modeliuoti, audituojamiems artefaktams generuoti ir pasirinktinai eksportuoti SpinQ/OpenQASM2 kvantinius eksperimentus iš to paties šaltinio.
RQmod (ResilQ Studio) — autorius prof. dr. Šarūnas Grigaliūnas — yra
deklaratyvi .rqmod
kalba, kurioje vienu skaitomu šaltinio failu aprašomi audito tikslai, sluoksniai
(transit / use / rest), QARS-NI rizikos vertinimo langai (Mosca formulė), išvesties
formatai ir, pasirinktinai, kvantinis bekendas (SpinQit / OpenQASM2).
Modelis kompiliuojamas į stabilų ResilQ IR (JSON), audito užduotis, QARS-NI įvesties vektorius, CBOM įrodymų inventorių ir, jei pageidaujama, į SpinQ/QASM2 eksperimentą. Tai leidžia tą patį šaltinio failą naudoti tiek saugumo audito, tiek edukacinės kvantinės demonstracijos tikslais.
rqmod.com →audit "spinq-bell-demo" { targets = ["lab.spinq.lt"] layers { use { runtime, openssl } } score qars_ni { mosca { t_protect="24mo"; t_data="10y"; t_quantum="96mo" } } backend quantum { provider = spinqit emit = qasm2 max_width = 2 } output { formats = [json, cbom, qasm] } }
Lokaliai paleidžiamas naršyklinis SpinQ ir RQmod simuliatorius mokymuisi.
Notebook tipo celės palaiko SpinQ/QASM2 ir .rqmod
programas; sąsaja dvikalbė (lietuvių · anglų), šviesi ir tamsi tema.
Diegimo instrukcija, archyvas atsisiuntimui ir ekrano vaizdai (LT · EN, šviesi · tamsi tema).
Laboratoriniai darbai parengti bendradarbiaujant su Kauno Technologijos Universiteto mokslinkais.
Kauno technologijos universiteto centras, koordinuojantis kibernetinio saugumo tyrimus, mokymus ir bendradarbiavimą su pramonės bei valstybės partneriais.
kiber.ktu.lt →Naujiena apie SpinQ Gemini kvantinio kompiuterio įsigijimą Kauno technologijos universitete — platforma, kuria paremti šie laboratoriniai darbai.
ktu.edu/news →