量子編程

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量子編程(Quantum programming)是匯編指令序列之行程,稱為量子程序,能夠在量子計算機上運行。量子編程語言使用高級結構化的形式以助表達量子演算法的計算。[1]

量子指令集[编辑]

量子指令集用於將更高級別的演算法轉換為可以在量子處理器上執行的物理指令。有時這些指令是特定於給定的硬體平台,例如離子阱超導量子位元英语Superconducting quantum computing

cQASM[编辑]

cQASM,[2]也稱為通用QASM,是一種與硬體無關的QASM,可保證所有量子編譯以及仿真工具之間的互相操作性。它是由TUDelft的QCA實驗室所引入的。

Quil[编辑]

Quil是一種用於量子計算的指令集架構,它首先引入了共享量子/經典的記憶模型。它是由"羅伯特·史密斯"(Robert Smith)、"邁克爾·柯蒂斯"(Michael Curtis),與"威廉·曾"(William Zeng)在"實用量子指令集架構"(A Practical Quantum Instruction Set Architecture)一文中介紹的。[3]許多量子算法(包括量子隱形傳態量子誤差更正英语Quantum error correction、模擬、[4][5]以及優化演算法[6])需要共享記憶架構。

OpenQASM[编辑]

OpenQASM[7]是 IBM 引入用於QiskitIBM量子體驗平台英语IBM Quantum Experience的中介表示。

Blackbird[编辑]

Blackbird[8][9]哈納杜量子技術公司英语Xanadu Quantum Technologies及史特貝利菲爾德公司(Strawberry Fields)使用的量子指令集與中介所表示的。Blackbird旨在表示可以於光子量子硬體上運行的連續可變英语Continuous-variable quantum information量子程序。

量子编程语言[编辑]

量子编程语言主要有两类:命令式量子编程语言和函数式量子编程语言。

命令式编程语言[编辑]

命令式语言最著名的代表是 QCL、[10] LanQ[11] 和 Q|SI>。[12]

函数式语言[编辑]

正在致力于开发用于量子计算的函数式编程语言。函数式编程语言非常适合进行程序推理。一些示例包括 Selinger 的 QPL[13]、Haskell 类 Altenkirch 和 Graattage 的 QML 语言[14][15]。高阶量子编程语言,基于lambda演算,由 van Tonder[16]、Selinger 和 Valiron[17] 以及 Arrighi 和 Dowek[18] 提出。

参見[编辑]

註釋[编辑]

  1. ^ Jarosław Adam Miszczak. High-level Structures in Quantum Computing. 2012. ISBN 9781608458516. 
  2. ^ Bertels, K.; Almudever, C. G.; Hogaboam, J. W.; Ashraf, I.; Guerreschi, G. G.; Khammassi, N. cQASM v1.0: Towards a Common Quantum Assembly Language. 2018-05-24. arXiv:1805.09607v1可免费查阅 [quant-ph] (英语). 
  3. ^ Smith, Robert S.; Curtis, Michael J.; Zeng, William J. A Practical Quantum Instruction Set Architecture. 2016. arXiv:1608.03355可免费查阅 [quant-ph]. 
  4. ^ McClean, Jarrod R.; Romero, Jonathan; Babbush, Ryan; Aspuru-Guzik, Alán. The theory of variational hybrid quantum-classical algorithms. New Journal of Physics. 2016-02-04, 18 (2): 023023. Bibcode:2016NJPh...18b3023M. ISSN 1367-2630. S2CID 92988541. arXiv:1509.04279可免费查阅. doi:10.1088/1367-2630/18/2/023023. 
  5. ^ Rubin, Nicholas C.; Curtis, Michael J.; Zeng, William J. A Hybrid Classical/Quantum Approach for Large-Scale Studies of Quantum Systems with Density Matrix Embedding Theory. 2016. arXiv:1610.06910可免费查阅 [quant-ph]. 
  6. ^ Farhi, Edward; Goldstone, Jeffrey; Gutmann, Sam. A Quantum Approximate Optimization Algorithm. 2014. arXiv:1411.4028可免费查阅 [quant-ph]. 
  7. ^ qiskit-openqasm: OpenQASM specification, International Business Machines, 2017-07-04 [2017-07-06], (原始内容存档于2017-04-02) 
  8. ^ Blackbird Quantum Assembly Language — Blackbird 0.2.0 documentation. quantum-blackbird.readthedocs.io. [2019-06-24]. (原始内容存档于2022-09-26). 
  9. ^ Weedbrook, Christian; Amy, Matthew; Bergholm, Ville; Quesada, Nicolás; Izaac, Josh; Killoran, Nathan. Strawberry Fields: A Software Platform for Photonic Quantum Computing. Quantum. 2019-03-11, 3: 129. S2CID 54763305. arXiv:1804.03159可免费查阅. doi:10.22331/q-2019-03-11-129 (英国英语). 
  10. ^ Bernhard Omer. The QCL Programming Language. 
  11. ^ Hynek Mlnařík. LanQ – a quantum imperative programming language. 
  12. ^ Liu, Shusen; Zhou, li; Guan, Ji; He, Yang; Duan, Runyao; Ying, Mingsheng. Q|SI>: A Quantum Programming Language. Scientia Sinica Informationis. 2017-05-09, 47 (10): 1300. S2CID 9163705. arXiv:1710.09500可免费查阅. doi:10.1360/N112017-00095. 
  13. ^ Peter Selinger, "Towards a quantum programming language", Mathematical Structures in Computer Science 14(4):527-586, 2004.
  14. ^ Jonathan Grattage: QML Research (website)
  15. ^ T. Altenkirch, V. Belavkin, J. Grattage, A. Green, A. Sabry, J. K. Vizzotto, QML: A Functional Quantum Programming Language 互联网档案馆存檔,存档日期2006-07-10. (website)
  16. ^ Andre van Tonder, "A Lambda Calculus for Quantum Computation", SIAM J. Comput., 33(5), 1109–1135. (27 pages), 2004. Also available from arXiv:quant-ph/0307150
  17. ^ Peter Selinger and Benoît Valiron, "A lambda calculus for quantum computation with classical control", Mathematical Structures in Computer Science 16(3):527-552, 2006.
  18. ^ Pablo Arrighi, Gilles Dowek, "Linear-algebraic lambda-calculus: higher-order, encodings and confluence", 2006

延伸閱讀[编辑]

參閱[编辑]

外部連結[编辑]