随着量子计算机向公众开放,需要培养一批量子程序员,其中许多人的大部分职业生涯都在开发经典计算机程序。虽然目前可用的量子计算机的量子比特少于个,但人们普遍预计量子计算硬件在量子比特数量、质量和连接性方面将会增长。
LosAlamos国家实验室的研究人员发表评论,旨在解释量子编程的原理;它与经典编程有很大的不同,它使用简单的代数,使对潜在的迷人量子力学原理的理解成为可选的。研究人员介绍了量子计算算法及其在真实量子硬件上的实现。他们调查了20种不同的量子算法,试图以简洁和独立的方式描述每一种。
他们展示了如何在IBM的量子计算机上实现这些算法,并且在每种情况下,都对关于模拟器和实际硬件运行之间差异的实现结果进行了讨论。该评论为计算机科学家、物理学家和工程师介绍了量子算法,并为其实现提供了蓝图。
该评论以「QuantumAlgorithmImplementationsforBeginners」为题,发布在《ACMTransactionsonQuantumComputing》。
「编写量子算法与编写经典计算程序完全不同,需要对量子原理及其背后的数学有一定的了解。」LosAlamos国家实验室的科学家,这份指南的主要作者AndreyY.Lokhov说,「我们的指南帮助量子程序员开始进入该领域,随着越来越多具有越来越多量子位的量子计算机变得司空见惯,这一领域必将增长。」
「这篇文章是LosAlamos信息科学与技术研究所快速响应努力的结果,其中大约20名实验室工作人员自选学习并在IBMQ量子系统上实施标准量子算法。」LosAlamos的高级量子计算科学家StephanEidenbenz说,他是这篇文章的合著者,同时也是ISTI的主任。
Eidenbenz说,目标是通过在现实生活中的量子计算机上实施量子算法,指导那些几乎没有或没有量子计算经验的工作人员,让LosAlamos的劳动力为量子时代做好准备。
Eidenbenz还表示,除了一些学生和知名的量子专家之外,这些工作人员构成了这篇已经被大量引用的「众包」概述文章的长长的作者名单。
该指南的第一部分涵盖了量子计算机编程的基础知识,解释了量子位和量子位系统、叠加和纠缠的基本量子概念以及量子测量,然后再处理更深层次的酉变换和门、量子电路和量子算法。
IBM量子计算机部分涵盖了可用于算法的一组门、实际实现的物理门、量子位的连接方式以及噪声或错误的来源。
另一部分着眼于各种类型的量子算法。从那里,该指南深入研究了20种选定的算法,包括问题定义、描述和在IBM或在少数情况下在其他计算机上实现每个算法的步骤。
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