Το κβαντικό υπολογιστικό hardware συνεχίζει να βελτιώνεται σε σημείο που μπορεί να δούμε την χρήση του στον πραγματικό κόσμο τα επόμενα χρόνια και έτσι πιθανώς δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι βλέπουμε μια σταθερή αύξηση των ερευνητικών project που επικεντρώνονται στον τρόπο καλύτερου προγραμματισμού αυτών των μηχανών. Μία από τις νεότερες προσπάθειες σε αυτόν τον χώρο είναι η Silq, μια γλώσσα προγραμματισμού υψηλού επιπέδου για κβαντικούς υπολογιστές από την ETH της Ζυρίχης. Οι ερευνητές που βρίσκονται πίσω από αυτή τη γλώσσα προγραμματισμού για κβαντικούς υπολογιστές σημειώνουν ότι οι υπάρχουσες κβαντικές γλώσσες εξακολουθούν να λειτουργούν σε πολύ χαμηλό επίπεδο αφαίρεσης, γεγονός που καθιστά τη ζωή για τους κβαντικούς προγραμματιστές πολύ πιο δύσκολη.
Ο αναπληρωτής καθηγητής επιστήμης υπολογιστών Martin Vechev ανέφερε σε σχετική του δήλωση πως οι ερευνητές με αυτό το project ήθελαν να δώσουν λύση σε ένα βασικό πρόβλημα που υπάρχει στην κβαντική υπολογιστική. Πρόσθεσε επίσης πως εάν θέλετε να λύσετε ένα βασικό πρόβλημα στην κβαντική υπολογιστική, όπως για παράδειγμα, να αναλύσετε και να αιτιολογήσετε τα κβαντικά προγράμματα, πρέπει να έχετε μια γλώσσα στην οποία αυτά τα προβλήματα εκφράζονται – και υπάρχουν τέτοιες γλώσσες. Η ομάδα άρχισε να εξετάζει διάφορες γλώσσες που χρησιμοποιούνται από τους χρήστες, συμπεριλαμβανομένων των Q # της Microsoft και των κιτ ανάπτυξης λογισμικού όπως το Qiskit της IBM. Ο Benjamin Bichsel που κάνει το διδακτορικό του πάνω σε αυτή την επιστήμη ανέφερε πως οι ερευνητές δεν πίστευαν ότι θα χρειαζόταν να δημιουργήσουν μια νέα γλώσσα προγραμματισμού. Στην αρχή, ήθελαν απλά να λύσουν πολύ πιο προηγμένα προβλήματα στην κβαντική υπολογιστική. Σκέφτηκαν να επιλέξουν απλά μια γλώσσα και μετά να δουλέψουν με αυτήν. Και τότε συνειδητοποίησαν ότι οι υπάρχουσες γλώσσες είναι εντελώς ανεπαρκείς για το είδος των ιδιοτήτων υψηλότερου επιπέδου που τους ενδιέφεραν.
Τί συμβαίνει λοιπόν με τις υπάρχουσες γλώσσες; Ένας πολύ καλός τρόπος για να δώσετε απάντηση σε αυτό το ερώτημα είναι να κοιτάξετε μια από τις θεμελιώδεις προκλήσεις στην κβαντική υπολογιστική που δεν εμφανίζεται στις κλασικές γλώσσες, δηλαδή αυτή της μη αμφισβήτησης, σημείωσε ο Vechev. Η μη αμφισβήτηση βρίσκεται στον πυρήνα της προσέγγισης της Silq και είναι ενσωματωμένη εγγενώς. Στις κλασικές γλώσσες προγραμματισμού, εάν υπολογίζετε το “A ή B ή C”, θα υπολογίζατε πρώτα το “A ή B” και στη συνέχεια θα το χρησιμοποιούσατε για να υπολογίσετε το αποτέλεσμα αυτού. Ή το “C” και θα ξεχνούσατε αυτήν την προσωρινή τιμή που έχετε υπολογίσει. Εάν το κάνετε αυτό κβαντικά, τότε έχετε ανεπιθύμητες παρενέργειες. Η ουσία είναι ότι αυτό που θα περίμενε κανείς δεν θα συμβεί σε αυτήν την περίπτωση. Άρα πρέπει να το αντιμετωπίσετε με κάποιο τρόπο. Και αυτό σημαίνει ουσιαστικά για όλες τις υπάρχουσες κβαντικές γλώσσες ότι αναγκάζεστε να εργάζεστε σε πολύ χαμηλό επίπεδο αφαίρεσης, όπου πρέπει να σκεφτείτε όλες τις προσωρινές τιμές. Και αυτό αποτρέπει κάθε είδους σκέψη υψηλού επιπέδου. Αυτό σημαίνει ότι ακόμα κι αν θέλετε να κάνετε κάτι σχετικά ασήμαντο, όπως η πρόσθεση ακέραιων αριθμών, σε μια κβαντική μηχανή, πρέπει να σκεφτείτε όλες τις προσωρινές τιμές που δημιουργείτε στη διαδικασία και να τις χειριστείτε ρητά.
Ο Vechev πρόσθεσε επίσης ότι η σύνταξη προγραμμάτων χαμηλού επιπέδου είναι πιο επιρρεπής σε σφάλματα και καθιστά πιο δύσκολη την κατανόηση του τί κάνει ο αλγόριθμος. Επιπλέον, ο ελεγκτής τύπου του μεταγλωττιστή της Silq προσπαθεί να αποτρέψει τους προγραμματιστές από το να κάνουν κοινά λάθη. Η ομάδα εξέτασε επίσης τις πρόσφατες εξελίξεις στις κλασικές γλώσσες, όπως τύπους ιδιοκτησίας, συστήματα γραμμικού τύπου κ.α., και τις εφάρμοσε στο πλαίσιο της κβαντικής υπολογιστικής – κάτι που είναι επίσης πρώτο στη Silq. Πιθανότατα δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η ομάδα διαπίστωσε πως η γλώσσα της παρήγαγε προγράμματα που ήταν σημαντικά μικρότερα από αυτά που γράφτηκαν στην Q # και την Quipper, για παράδειγμα, και χρησιμοποίησαν πολύ λιγότερα κβαντικά πρωτόγονα. Προς το παρόν, η Silq εξακολουθεί να είναι ένα ερευνητικό project που δεν εκτελείται ακόμη σε καμία από τις υπάρχουσες κβαντικές πλατφόρμες hardware. Αντ ‘αυτού, οι ερευνητές συνέταξαν τον δικό τους εξομοιωτή κβαντικών για να εξετάσουν τις υποθέσεις τους. Η ομάδα οραματίζεται τη σύνταξη ως μία διαδικασία δύο βημάτων, όπου πρώτα εκφράζετε την πρόθεση υψηλού επιπέδου και έπειτα είναι έργο του μεταγλωττιστή να αποφασίσει ποια αρχιτεκτονική θα τρέξει και πώς θα βελτιστοποιήσει μια συγκεκριμένη αρχιτεκτονική.
