前言--你也可以成为量子计算机程序员

分手后的思念是犯贱 2022-11-29 11:30 155阅读 0赞

# 前言 #

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本专栏主要介绍量子计算相关的发展，最近D-ware的量子计算机开源了一个量子计算机程序开发软件**Qbsolv**，本专栏也会介绍博主使用qbsolv的一些经验。

量子计算从理论上来讲已经是行得通的了，而在实际应用中也有一小部分量子计算机被应用于诸如量子物理、高等数学的计算之中，但其距离我们的日常生活还显得过于遥远，普通人仍无法接触到这一前沿的技术。

传统的计算机的基本信息存储单位是具备二进制属性的“比特”，二进制数的一位所包含的信息就是一比特，如二进制数0100就是4比特。

与之相比，量子计算所借助的“量子”则没那么简单，它有一种很奇怪的状态“量子叠加”，即在未被观察时，同一个量子粒子可以以不同状态同时存在于两个、或者两个以上的点位。而**科学家们恰恰是利用量子的这一特性创造了可以同时代表1或0两种状态的“量子比特”**，而利用“量子比特”所制造的量子计算机很显然从理论上就已经比现有的计算机要快很多了。

量子计算机在现实场景中进行应用还面临着多重考验。首当其冲的就是**量子比特十分脆弱，很容易就脱离叠加状态**，导致计算机无法运行。

其次就是以当前的量子计算机技术水平来讲，要正确使用它还是需要极高的专业知识才可以，这就会是大多数普通人望而却步。

针对此问题，D-Wave发布了一款名为**Qbsolv**的软件，**开发人员借助它可以在无需掌握相关量子物理知识的情况下为D-Wave的量子计算机编写程序**。之前已经有一小部分D-Wave的合作伙伴使用过这款软件了，反馈都很积极，所以他们才下决心要将Qbsolv开源，使每个人都可以参与进来。

并不是每一个计算机科学领域的专家都能认识到量子计算机在未来的潜力，而Qbsolv就提供了一个很好的契机，它将这一技术具体化，也就能吸引更多相关的研究人员和从业者都参与到量子计算机的未来发展之中。

D-Wave的目标就是建立一个量子计算软件的生态系统，让开发者们聚集在这个社区之中进行交流，而要实现这一切，系统开源是必经之路。

当然，**每一个开发者所开发的软件都必须要在真正的量子计算机上运行，否则这种努力就没有任何意**义。但当今世界上的量子计算机只有屈指可数的几台，不可能所有人对接触得到。所以在过渡期间，**开发者可以下载一个D-Wave模拟器，在自己的电脑上测试软件**。尽管这种测试效果不会十分理想，但起码算是一个好的开始。

在理想情况下，所有的计算问题要都可以被转化为优化问题，Qbsolv和Qmasm的出现也是为了这一目的，但要真正实现这一目标，D-Wave不仅需要开源软件，他们更需要打造一个开源社区。

2017年5月3日，中科院在上海举行新闻发布会，宣布中国学者，即来自中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、朱晓波等，联合浙江大学王浩华教授研究组，成功构建了世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机。

量子计算机这个概念的第一次提出是20世纪80年代，即根据量子物理学来构建计算机。美国加州理工学院物理学家约翰·普瑞斯基尔指出：目前顶级的超级计算机能够完成成5到20个量子比特的量子计算机所做的事情，但超过49个左右量子比特后，量子计算机的能力让超级计算机望尘莫及。这就是所谓的“量子霸权”。

产业方面，随着微电子技术的兴起，集成电路的线宽逐渐缩小，纳米级线宽可能引起的量子效应不能忽视，且相关研发成本急剧上升，此即所谓的摩尔定律遇阻；于此同时，人们在分离，操纵和测量可形成量子计算机基础的元素方面取得了稳步的进展。因此，谷歌、IBM、微软、阿里等科技产业巨头纷纷加入“量子霸权”争夺战。

以下是部分具有代表性的17家创业公司：

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从所处的应用领域来看，量子计算目前主要应用于复杂的大规模数据处理与计算难题，以及基于量子加密的网络安全服务。例如：环境监测领域的气象预报，医学领域的基因测序、化合物设计与药物研发，金融领域的投资大数据分析、预测与风险建模，网络安全与即时通讯领域的量子加密，特别激动人心的还有量子计算为人工智能提供的强大计算能力等。

那么，量子计算机什么时候才能在我们生活中得到比较普遍的应用呢？这个很难说，但是目前科技进步日新月异，以指数形式发展，很有可能在我们有生之年有机会使用。到那时候估计又会有一大批量子计算机程序员。这不是没有可能，像现在我们程序员不一定需要理解计算机里面半导体存储器、各种逻辑电路，也能编出很好的程序。那么将来的量子计算机程序员也必定可以在无需掌握相关量子物理知识的情况下量子计算机编写程序。

Qbsolv 开源工具已经在github发布，感兴趣的朋友可以去看看。github地址：https://github.com/dwavesystems/qbsolv

D-ware量子计算机公司官网：https://www.dwavesys.com/

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参考资料：

\[1\]《D-Wave开源量子编程软件，无需掌握量子物理就可编程》.–[来源][Link 1]

\[2\]《资本实验室：量子计算创业投资趋势报告》–[来源][Link 2]

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[Link 1]: http://dy.163.com/v2/article/detail/CAPHGF7U05119734.html
[Link 2]: http://36kr.com/p/5076445.html