Julia Pinheiro

Julia Pinheiro

Conheça os SDKs mais usados na Computação Quântica

O que é um SDK?

Essa é a primeira pergunta que precisamos responder. A sigla significa Software Development Kit (em portugues, Kit de Desenvolvimento de Software) e nada mais é do que um conjunto de recursos disponibilizados que são utilizados como base para aplicações de acordo com a sua necessidade. Esses recursos podem incluir desde bibliotecas, amostras de códigos, guias, compiladores, documentações, ou qualquer outra ferramenta que seja útil para o desenvolvimento de softwares conforme as demandas e objetivos do desenvolvedor.

 

Quem oferece esse serviço?

Normalmente, os SDKs são oferecidos por fornecedores de uma plataforma de hardware, sistema operacional ou linguagem de programação. No caso da computação quântica, atualmente algumas empresas têm desenvolvido kits de desenvolvimento de software que fornecem as ferramentas necessárias para a criação de algoritmos quânticos que podem ser implementados em computadores quânticos ou simuladores.

Podemos pensar que as grandes empresas envolvidas com tecnologia atualmente são as principais responsáveis pela criação desses Kits, e isso até é verdade, mas também temos forte presença de startups como a D-Wave e 1Qbit. A D-Wave além de criadora de Kit de desenvolvimento de Software para computação quântica também produz os próprios computadores quânticos para comercialização e oferecem uma plataforma em nuvem, chamada de Leap, que oferece ferramentas de aprendizagem, e amostras de código para que as pessoas possam criar e implementar aplicativos quânticos. A 1Qbit também não fica para trás, a companhia é focada em desenvolvimento de aplicativos, APIs e algoritmos, mas também oferece serviços em nuvem, o 1Qcloud.

 

SDKs para computação quântica

 Empresas como a Microsoft, Google, Rigetti, IBM e Amazon trabalham com o desenvolvimento de SDKs de código aberto e outras como a D-Wave e 1Qbit trabalham com softwares de código fechado. Agora que já sabemos um pouco sobre SDKs, podemos citar os mais usados na computação quântica nos dias de hoje:

Ocean

O software Ocean da D-Wave Systems é um conjunto de ferramentas oferecidas no repositório D-Wave GitHub para resolver problemas de diferentes níveis (de iniciante a avançado) com computadores quânticos. São oferecidos tutoriais de como formular os problemas na plataforma, exemplos de códigos e solucionadores (híbridos, clássicos e quânticos). O repositório de exemplos contém códigos curtos, que você pode abrir no Leap IDE ou copiar localmente e executar. O Leap Quantum Application Environment oferece diversos Jupyter Notebooks com exemplos de códigos para vários tipos de problemas e maneiras de usar o computador quântico e também podem servir como uma base para desenvolver seu próprio código.

Qiskit

Desenvolvido pela IBM, o Qiskit é uma estrutura de código aberto que oferece ferramentas para criar programas quânticos que podem ser executados em dispositivos quânticos no IBM Quantum Experience ou em simuladores em um computador local. Ele pode ser usado para hardware quântico de qubits supercondutores e íons aprisionados. O software fornece um conjunto de ferramentas necessárias para interagir com sistemas quânticos e simuladores incluindo tutoriais desde o básico da computação quântica. Ao iniciar o Qiskit, o usuário possui duas opções: iniciar o Qiskit localmente, de forma mais privada, ou começar com Jupyter Notebooks hospedados no IBM Quantum Lab.

Cirq

O Cirq da Google é uma estrutura de código aberto para programação em computadores quânticos. Oferece uma biblioteca de software em Python para escrever, modificar e otimizar circuitos quânticos de forma que eles possam ser executados em computadores quânticos e simuladores quânticos. A plataforma oferece informações sobre a construção de circuitos quânticos a partir de portas que atuam em qubits, aplicações para diferentes hardwares e conta com simuladores embutidos.

Braket SDK

O Amazon Braket é uma biblioteca de código aberto em Python que fornece um ambiente de desenvolvimento que permite o usuário projetar e construir circuitos quânticos que podem ser testados em computadores quânticos simulados e executados em diferentes tecnologias de hardware quântico. É disponibilizada documentação sobre a biblioteca, que inclui o código-fonte do SDK; um guia do desenvolvedor, que  fornece informações mais detalhadas sobre como projetar, criar e executar tarefas quânticas que podem ser executadas em um computador quântico; e o Amazon API Reference, que disponibiliza informações sobre as operações e estruturas suportadas pelo Braket.

1QBit SDK

O 1Qbit SDK permite o desenvolvimento de software utilizando os métodos mais conhecidos para interagir com hardware quântico. O software conta com tutoriais com exemplos de códigos, documentação extensa com manuais de referências de funções, e oferece que o usuário execute os tutoriais e explore as funcionalidades oferecidas em um Notebook Jupyter interativo.

QDK

O Quantum Development Kit (QDK) de software livre para Q# e Azure Quantum é uma estrutura da Microsoft que permite desenvolver aplicativos quânticos para um hardware quântico atual e para um hardware escalonável no futuro, que pode ser usado com ferramentas e linguagens comuns para desenvolver aplicativos quânticos que podem ser executados em vários ambientes, como um aplicativo de console, por meio de Jupyter Notebooks, ou usar um programa de host do Python ou do .NET. O QDK também oferece ferramentas para formular problemas de otimização para serem executados em recursos de computação de grande escala ou com aceleração de hardware. O Q# é a linguagem de programação de software livre da Microsoft para o desenvolvimento e a execução de algoritmos quânticos. O Quantum Development Kit inclui bibliotecas Q#, simuladores quânticos, extensões para outros ambientes de programação e documentação da API. Além da biblioteca padrão do Q#, o QDK inclui bibliotecas de Química, Machine Learning e Numéricas.

Strawberry Fields

Strawberry Fields é uma biblioteca Python de código aberto desenvolvida pela Xanadu Quantum Technologies para projetar, simular e otimizar circuitos ópticos quânticos de variável contínua. Na plataforma são fornecidos simuladores e uma biblioteca para execução de programas no hardware da empresa.

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