現(xiàn)有的經(jīng)典編程語言基本不適用于量子計(jì)算機(jī)的編程。對(duì)，是的，現(xiàn)有的編程語言滿足不了兩字計(jì)算機(jī)編程。量子計(jì)算機(jī)采用量子位(Qubit)而不是比特(Bit)作為信息的基本單元,它們的計(jì)算方式也完全不同。

量子位(Qubit)和比特(Bit)都代表一位信息，但它們?cè)诖鎯?chǔ)和處理信息方面有著本質(zhì)區(qū)別。

主要區(qū)別有：

• 比特有兩種固定狀態(tài)0和1,用于經(jīng)典計(jì)算機(jī)。量子位可以是0和1的疊加態(tài),用于量子計(jì)算機(jī)。一組n個(gè)量子位可以代表2^n個(gè)狀態(tài)的疊加。

• 比特一次只能編碼一位信息,量子位可以編碼多個(gè)位信息。n個(gè)量子位可以同時(shí)代表2^n個(gè)復(fù)習(xí)的概率分布,這得益于量子疊加和量子糾纏。

• 操作比特時(shí),門只能以確定方式轉(zhuǎn)換狀態(tài)。操作量子位時(shí),量子門可以使量子位的狀態(tài)變得疊加和糾纏。如Hadamard門可以將|0>和|1>疊加,CNOT門可以使兩個(gè)量子位的狀態(tài)糾纏。

• 讀取比特時(shí)會(huì)使其狀態(tài)確定下來。讀取量子位時(shí)會(huì)使其從疊加態(tài)折疊為0或1,這會(huì)破壞其它狀態(tài)并造成量子坍縮。這使量子計(jì)算結(jié)果是概率性的。

• 比特采用確定的邏輯門控制,運(yùn)算按順序進(jìn)行。量子位可以采用量子門的并行結(jié)構(gòu),利用量子疊加實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并行。

• 經(jīng)典計(jì)算機(jī)基于可揭示性,運(yùn)算結(jié)果是確定的。量子計(jì)算機(jī)基于非可揭示性,運(yùn)算結(jié)果是概率性的。某些問題如量子糾纏可以利用這一點(diǎn)達(dá)到經(jīng)典計(jì)算機(jī)無法達(dá)到的效率。

目前主要的量子計(jì)算機(jī)語言有:

Q#：微軟公司專門為量子開發(fā)的編程語言,提供豐富的庫供開發(fā)人員調(diào)用。該語言將量子位表示為Qubit類型,支持Qubit初始化、遺傳門操作等概念。它比較簡(jiǎn)單易用,是很多開發(fā)者的首選。

ProjectQ：一種用Python實(shí)現(xiàn)的開源框架,內(nèi)嵌了許多量子計(jì)算中的概念,可以構(gòu)建出較為復(fù)雜的量子電路。它的使用門檻較Q#稍微高一點(diǎn),但具有更大的可擴(kuò)展性。

Cirq：也是一種用Python實(shí)現(xiàn)的開源框架,由谷歌公司開發(fā)。它具有靈活的模擬系統(tǒng),可以在經(jīng)典計(jì)算機(jī)上運(yùn)行量子算法并驗(yàn)證結(jié)果。該框架使用起來簡(jiǎn)潔流暢,是量子開發(fā)的很好工具之一。

IBM Qiskit：IBM公司推出的用于其超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)的SDK。它包含了豐富的量子開發(fā)模塊和Sim ulator,并且天然地與IBM云服務(wù)強(qiáng)耦合,方便用戶直接對(duì)真實(shí)的量子芯片進(jìn)行編程和實(shí)驗(yàn)。

Rigetti Forest：Rigetti Computing公司推出的一套量子開發(fā)工具,包含F(xiàn)orest IDE編輯器、Quil編程語言和量子虛擬機(jī)。它與Rigetti的量子云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了良好對(duì)接,開發(fā)者可以在平臺(tái)上運(yùn)行量子程序。該套件易學(xué)易用,非常適合入門。