Руководство для начинающих по квантовому программированию

223

Руководство охватывает основы, а также краткое изложение основных квантовых алгоритмов и инструкции по их реализации на общедоступных квантовых компьютерах.

По мере того, как квантовые компьютеры развиваются и становятся все более доступными, потенциальные квантовые программисты могут задуматься над тем, как начать работу в этой области.

Новое руководство для начинающих предлагает полное введение в квантовые алгоритмы и их реализацию на существующем оборудовании.

«Написание квантовых алгоритмов радикально отличается от написания классических вычислительных программ и требует некоторого понимания квантовых принципов и математики, лежащей в их основе», — сказал Андрей Лохов, ученый из Лос-Аламосской национальной лаборатории и ведущий автор недавно опубликованного руководства по квантовым вычислениям.

«Наше руководство помогает квантовым программистам начать работу в области, которая будет расти по мере того, как все больше и больше квантовых компьютеров со все большим количеством кубитов станут обычным явлением».

В руководстве рассматриваются 20 квантовых алгоритмов в виде кратких отдельных частей, включая хорошо известные фундаментальные квантовые алгоритмы, такие как алгоритм Гровера для поиска в базе данных и многое другое, а также алгоритм Шора для разложения целых чисел на множители.

Затем учебник учит программистов, как реализовать алгоритмы на нескольких квантовых компьютерах, включая общедоступный 5-кубитный квантовый компьютер IBMQX4 от IBM, чтобы установить связь с реальным миром. В каждом случае авторы анализируют результаты реализации и уточняют различия между симулятором и реальным аппаратным обеспечением.

“Эта статья стала результатом усилий по быстрому реагированию Института информационных наук и технологий в Лос-Аламосе, где около 20 сотрудников лаборатории самостоятельно выбрали для изучения и внедрения стандартного квантового алгоритма в системе IBM Q quantum system”, — сказал Стефан Эйденбенц, старший научный сотрудник по квантовым вычислениям в Лос-Аламосе. Аламос, соавтор статьи и директор ISTI, когда началась работа над ней.

По его словам, руководство было предназначено для обучения сотрудников, которые практически не обучались квантовым вычислениям, реализации квантового алгоритма на реальном квантовом компьютере, чтобы подготовить рабочую силу Лос-Аламоса к квантовой эре.

По словам Эйденбенза, эти сотрудники, в дополнение к нескольким студентам и хорошо зарекомендовавшим себя квантовым экспертам, составляют длинный список авторов этой «краудсорсинговой» обзорной статьи, которая уже активно цитируется.

Прежде чем перейти к более сложным темам унитарных преобразований и вентилей (ворот), квантовых схем и квантовых алгоритмов, в первом разделе руководства объясняются основы программирования квантового компьютера, включая кубиты и системы кубитов, суперпозицию, запутанность и квантовые измерения.

В разделе, посвященном квантовому компьютеру IBM, рассматривается набор вентилей, доступных для алгоритмов, фактически реализованные физические вентили, способы соединения кубитов, а также источники шума или ошибок.

В другом разделе рассматриваются различные типы квантовых алгоритмов. Далее руководство погружается в 20 выбранных алгоритмов с определением проблемы, описанием и шагами по реализации каждого из них на IBM или, в некоторых случаях, на других компьютерах.

Обширные ссылки в конце руководства помогут заинтересованным читателям глубже изучить квантовые алгоритмы.

Подробнее: «Quantum Algorithm Implementations for Beginners», — DOI: 10.1145/3517340, скачать в pdf

Смотрите также:
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии