Квантовый генератор чисел и хак IBM Quantum Experience

Эта заметка увеличит длину вашего резюме на 5 см!

Без лишних слов о крутости квантовых компьютеров и всего такого, сегодня я покажу как сделать генератор чисел на реальном квантовом процессоре IBM.
Для этого мы будем использовать всего один кубит, фреймворк для разработки квантового ПО для python – ProjectQ, и 16 кубитовый процессор от IBM, онлайн доступ к которому открыт любому желающему по программе IBM Quantum Experience.

Установка ProjectQ

Для начала у вас должен быть Linux, Python и pip. Какие либо инструкции по установке этих базовых вещей приводить бесполезно, т.к. в любом случае инструкции устареют через неделю, поэтому просто найдите гайд по установке на официальном сайте. Далее устанавливаем ProjectQ, гайд по установке приведен в документации. На данный момент все свелось к установке пакета ProjectQ через pip, одной командой: python -m pip install –user projectq

Ставим кубит в суперпозицию

Создаем файл quantumNumberGenerator.py и берем пример генератора бинарного числа из документации ProjectQ, просто добавляем в него цикл на 32 шага, собираем бинарную строку и переводим в 32-битное число:

import projectq.setups.ibm
from projectq.ops import H, Measure
from projectq import MainEngine
from projectq.backends import IBMBackend

binaryString = ""

eng = MainEngine()

for i in range(1, 33):

 qubit = eng.allocate_qubit()

 H | qubit

 Measure | qubit

 eng.flush()

 binaryString = binaryString + str(int(qubit))

 print("Step " + str(i))

number = int(binaryString, 2)

print("\n--- Quantum 32-Bit Number Generator by demensdeum@gmail.com (2017) ---\n")
print("Binary: " + binaryString)
print("Number: " + str(number))
print("\n---")

Запускаем и получаем число из квантового симулятора с помощью команды python quantumNumberGenerator.py

Незнаю как вы, но я получил вывод и число 3974719468:

--- Quantum 32-Bit Number Generator by demensdeum@gmail.com (2017) ---

Binary: 11101100111010010110011111101100
Number: 3974719468

---

Хорошо, теперь мы запустим наш генератор на реальном квантовом процессоре IBM.

Хакаем IBM

Проходим регистрацию на сайте IBM Quantum Experience, подтверждаем email, в итоге должен остаться email и пароль для доступа.
Далее включаем айбиэмовский движок, меняем строку eng = MainEngine() -> eng = MainEngine(IBMBackend())
В теории после этого вы запускаете код снова и теперь он работает на реальном квантовом процессоре, используя один кубит. Однако после запуска вам придется 32 раза набрать свой email и пароль при каждой аллокации реального кубита. Обойти это можно прописав свой email и пароль прямо в библиотеки ProjectQ.

Заходим в папку где лежит фреймворк ProjectQ, ищем файл с помощью grep по строке IBM QE user (e-mail).
В итоге я исправил строки в файле projectq/backends/_ibm/_ibm_http_client.py:

email = input_fun('IBM QE user (e-mail) > ') -> email = "quantumPsycho@aport.ru"

password = getpass.getpass(prompt='IBM QE password > ') -> password = "ilovequbitsandicannotlie"

Напишите свой email и password со-но.

После этого IBM будет отправлять результаты работы с кубитом онлайн прямо в ваш скрипт, процесс генерации занимает около 20 секунд.

Возможно в дальнейшем я доберусь до работы квантового регистра, и возможно будет туториал, но это не обязательно.
Да прибудет с вами запутанность.

Статья на похожую тему:
Introducing the world’s first game for a quantum computer

Будущее уже здесь – WebAssembly

Несколько лет назад я прочитал о начале проекта WebAssembly (wasm), идея разработчиков звучала примерно так – разработать байт-код для запуска приложений на разных платформах, архитектурах, акцент делается на запуске приложений в браузере.

Желание выкинуть медленный и непредсказуемый javascript, у меня созрело давно. Уже вчера я собрал и запустил свою тестовую игрушку на WebAssembly.

Здесь я опишу как мне это удалось.

Компиляция WebAssembly с помощью Emscripten

Установка Emscripten описана в прошлой заметке. Допустим у вас уже есть проект который корректно собирается из C++ в javascript, для сборки в wasm вам нужно добавить ключи:

-s WASM=1 -s ""BINARYEN_METHOD='native-wasm'""

Можете также попробовать другие ключи сборки описанные в официальной документации, я выбрал native-wasm как самый производительный вариант.

Включение WebAssembly

На данный момент идет процесс активной разработки, поэтому в стабильных версиях браузеров поддержки последней версии wasm нет. Для запуска wasm кода я использовал браузер Firefox Nightly для Ubuntu. Для включения wasm, нужно зайти в about:config и включить его:

Также заявлена поддержка в других браузерах (Chrome).

WebAssembly в действии

Проверить как работает WebAssembly вы можете открыв страницу игры Tanks движка Unity. Есть подозрение что там используется fallback на javascript, т.к. работает даже в обычном браузере.

Также можете попробовать запустить тестовую версию моей игры Bad Robots для wasm.

Если ваш браузер показывает черный экран и ошибку “Exception thrown, see JavaScript console” и в отладочной консоли текст “uncaught exception: no binaryen method succeeded. consider enabling more options, like interpreting, if you want that: https://github.com/kripken/emscripten/wiki/WebAssembly#binaryen-methods“, тогда устанавливайте лучший браузер Firefox Nightly и включайте WebAssembly по инструкции выше.

Всем удачной компиляции.

Портирование SDL C++ игры на HTML5 (Emscripten)

За последний год я написал простейший движок Flame Steel Engine и набор классов для игровой разработки Flame Steel Engine Game Toolkit. В данной статье я опишу как производил портирование движка и SDL игры Bad Robots на HTML 5, с использованием компилятора Emscripten.

Установка Hello World – Emscripten

Для начала нужно установить Emscripten. Простейшим вариантом оказалось использование скрипта emsdk для Linux. На официальном сайте данный тип установки называется как “Portable Emscripten SDK for Linux and OS X“. Внутри архива есть инструкция по установке с использованием скрипта. Я производил установку в директорию ~/emsdk/emsdk_portable.

После установки emscripten нужно проверить корректность работы компилятора, для этого создаем простейший hello_world.cpp и собираем его в hello_world.html с помощью команд:

source ~/emsdk/emsdk_portable/emsdk_env.sh
emcc hello_world.cpp -o hello_world.html

После компиляции в папке появится hello_world.html и вспомогательные файлы, откройте его в лучшем браузере Firefox, проверьте что все работает корректно.

Портирование кода игры

В javascript нежелательно вызывать бесконечный цикл – это приводит к зависанию браузера. На данный момент корректная стратегия – запрашивать один шаг цикла у браузера с помощью вызова window.requestAnimationFrame(callback)

В Emscripten данное обстоятельство решено с помощью вызова:

emscripten_set_main_loop(em_callback_func func, int fps, int simulate_infinite_loop);

Таким образом, нужно изменить код игры для корректного вызова метода emscripten. Для этого я сделал глобальный метод GLOBAL_fsegt_emscripten_gameLoop, в котором вызываю шаг цикла игрового контроллера. Главный игровой контроллер также вынесен в глобальную видимость:

#ifdef __EMSCRIPTEN__

void GLOBAL_fsegt_emscripten_gameLoop() {

GLOBAL_fsegt_emscripten_gameController->gameLoop();

}
#endif

 

Также для обработки специфических для Emscripten моментов, нужно использовать макрос __EMSCRIPTEN__.

Ресурсы и оптимизация

Emscripten поддерживает ресурсы и сборку с оптимизацией.

Для добавления изображений, музыки и прочего, положите все файлы в одну папку, например data. Далее в скрипт сборки добавьте:

emcc <файлы для сборки> –use-preload-plugins –preload-file data

Флаг –use-preload-plugins включает красивый прелоадер в углу экрана, –preload-file добавляет указанный ресурс в файл <имя проекта>.data
Код постоянно останавливался с ошибками доступа к ресурсам, пока я не включил оба этих флага. Также стоит заметить что для корректного доступа к ресурсам, желательно запускать игру на https (возможно и http) сервере, или отключить защиту локального доступа к файлам в вашем браузере.

Для включения оптимизации добавьте флаги:

-s TOTAL_MEMORY=67108864 -O3 -ffast-math

TOTAL_MEMORY – оперативная память в байтах(?) необходимая для корректной работы игры. Вы можете использовать флаг для динамического выделения памяти, но тогда часть оптимизаций работать не будет.

Производительность

Код javascript из C++ работает гораздо медленнее, даже со включенными оптимизациями. Поэтому если ваша цель это разработка для HTML5, то приготовьтесь к ручной оптимизации алгоритмов игры, паралелльному тестированию, также к написанию javascript кода вручную в особо узких местах. Для написания javascript кода используется макрос EM_ASM. Во время реализации рейкастера на emscripten, мне удалось добиться повышения fps с 2-4 до 30 с помощью прямого использования методов canvas.drawImage, в обход обертки SDL->Canvas, что почти приравнялось к написанию всего на javascript.

Поддержка SDL

На данный момент почти не работает SDL_TTF, поэтому отрисовка шрифта для Game Score в BadRobots очень проста. SDL_Image, SDL_Mixer работают корректно, в mixer я проверил только проигрывание музыки.

Исходный код Flame Steel Engine, Flame Steel Engine Game Toolkit, игры Bad Robots:

https://github.com/demensdeum/BadRobots
https://github.com/demensdeum/FlameSteelEngine
https://github.com/demensdeum/FlameSteelEngineGameToolkit

Статья на эту тему:

https://hacks.mozilla.org/2012/04/porting-me-my-shadow-to-the-web-c-to-javascriptcanvas-via-emscripten/

Туториал: Делаем игру на Андроид. Крутим землю. Rajawali

В начале сотворил Бог небо и землю.

Это второе видео в которой мы делаем игру для Андроид. Будем крутить землю!
Напишите мне если у вас есть вопросы, или если вы хотите добавить что-то к данному курсу.
Видео основано на статье Rajawali Basic Setup & Sphere (Maven):
http://www.clintonmedbery.com/basic-rajawali3d-tutorial-for-android/

Rajawali Engine: https://github.com/Rajawali/Rajawali

План, команды, ссылки:
1. Установить VirtualBox Guest Additions

sudo apt-get install dkms
sudo apt-get install linux-headers-$(uname -r)

2. Добавить библиотеку Rajawali к проекту
Файл build.gradle (Project: Demon’s Cave)
Добавить mavenCentral(в секцию buildscript/repositories
Добавить
maven { url “https://oss.sonatype.org/content/repositories/snapshots/” } в секцию allprojects/repositories section

Файл build.gradle (Module: app)
Добавить compile ‘org.rajawali3d:rajawali:1.0.306-SNAPSHOT@aar’ в секцию dependencies

3. Создать класс Renderer, инициализировать сцену, добавить сферу и закрутить!
Исходный код класса Renderer.java:
https://github.com/clintonmedbery/RajawaliBasicProject/blob/master/app/src/main/java/com/clintonmedbery/rajawalibasicproject/Renderer.java

4. Добавить класс Renderer в MainActivity
Исходный код MainActivity.java:
https://github.com/clintonmedbery/RajawaliBasicProject/blob/master/app/src/main/java/com/clintonmedbery/rajawalibasicproject/MainActivity.java

Текстура земли:
http://www.clintonmedbery.com/wp-content/uploads/2015/04/earthtruecolor_nasa_big.jpg

Туториал: Делаем игру на Андроид

‘Ученье свет, а неученье тьма

Игра Demon’s Cave скоро выходит на Android.
Я начал запись курса портирования игры на Android, так как есть много людей которым действительно интересен процесс разработки.
Напишите мне если у вас есть вопросы, или если вы хотите добавить что-то к данному курсу.
Также вы можете добавить субтитры для других языков: http://www.youtube.com/timedtext_video?ref=share&v=rx7NYkAJB2I

План, команды, ссылки:
1. Установка VirtualBox https://www.virtualbox.org/wiki/Downloads
2. Установка Xubuntu http://xubuntu.org/getxubuntu/
3. Установка Oracle Java 7

sudo add-apt-repository ppa:webupd8team/java
sudo apt-get update
sudo apt-get install oracle-java7-installer

4. Установка 32-битных библиотек

sudo apt-get install lib32ncurses5 lib32stdc++6 zlib1g:i386

5. Установка Chromium

sudo apt-get install chromium-browser

6. Установка Android Studio http://developer.android.com/sdk/index.html