Kuantum bilgisayarlar için hangi programlama dilleri mevcuttur?

Bu sorudan, ana kuantum hesaplama programlama dillerinin Q # ve QISKit olduğunu topladım .

Kuantum bilgisayarları programlamak için başka hangi programlama dilleri mevcuttur? Belirli olanları seçmenin belirli yararları var mı?

EDIT: Programlama dilleri arıyorum, öykünücüler için değil. Emülatörler bir şeyleri simüle eder. Programlama dilleri, talimat yazma metodudur (gerçek nesneler veya emülatörler için). Birden fazla emülatör için çalışan tek bir dil olabilir;

Quantum Computer programlama dillerinin Wikipedia listesi

(Bu cevap, bu web sayfasının bir kopyası değildir, daha güncellenmiş ve doğrulanmış bağlantılarla birlikte. Bazı durumlarda yazarın makalesi veya web sitesi bağlantısı eklenir.)

• Kuantum komut setleri

  • Quil - Önce paylaşılan bir kuantum / klasik bellek modelini tanıtan kuantum hesaplama için bir komut seti mimarisi. Ayrıca bakınız PyQuil .

  • OpenQASM - IBM tarafından Kuantum Deneyimi ile kullanılmak üzere tanıtılan ara temsildir .

• Kuantum programlama dilleri

  Zorunlu diller

  • QCL - İlk uygulanan kuantum programlama dillerinden biri.

  • Kuantum sözde kodu - [Aslında bir dil değil, kuantum algoritmalarını ve işlemlerini temsil etmenin güzel bir yolu.] EH Knill. "Kuantum Sözdekod ilişkin anlaşmalar", yayınlanmamış, LANL raporu LAUR-96-2724 (PDF Kaynak 1 , 2 ), arayın arXiv Knill ödevini başvuran bütün gazeteler için.

  • Q | SI> - İngilizce orijinalinde Çince olan orijinal makale . ArXiv'de İngilizce sürüm: " Q | SI>: Bir Kuantum Programlama Ortamı ".

  • Q dili - Q dili için yazılım .

  • qGCL - " Kuantum Programlamadaki Alternatif: Verilerin Birleşmesinden Programların Birleştirilmesine ".

  • QMASM - D-Wave sistemlerine özgü . QMASM Belgeleri . LANL'de Scott Pakin'in edif2qmasm ve QMASM web sayfası.

•  

  İşlevsel diller

  • QFC ve QPL - Yazarın web sitesi .

  • QML - Ana site: http://sneezy.cs.nott.ac.uk/QML/ (yanıt vermiyor, bir ay sonra), Arşiv. Sneezy.cs.nott.ac.uk arşiv yazarı, yazarın doktora tezi: " İşlevsel bir kuantum programlama dili "(PDF).

  • LIQUi |> - F # 'ya kadar uzar (F Sharp).

  • Kuantum lambda calculi - Wikipedia birkaç versiyonunu listeler .

  • Quipper - Kuantum hesaplama için Haskell tabanlı ölçeklenebilir bir fonksiyonel programlama dili. Ayrıca bakınız Proto-Quipper . Peter Selinger (FSCD 2018) tarafından " Kuantum Programlama Dillerinde Zorluklar " ( .PDF )başlıklı bir konuşmabu dilleri tartışıyor.

•  

  Çok Paradigma dilleri

  • Q # (Q Sharp) - Kuantum algoritmalarını ifade etmek için kullanılan alana özgü bir programlama dili. İlk önce, Quantum Development Kit'in bir parçası olarak Microsoft tarafından halka yayınlandı. Ayrıca, aynı zamanda kuantum hesaplama ve Q # programlamanın öğelerini öğretmeyi amaçlayan bir dizi kendi kendine eğitimli Microsoft Quantum Katas da mevcut.

  • Strawberry Fields ( XanduAI'den ) sürekli değişken kuantum optik devreleri tasarlamak, simüle etmek ve optimize etmek için eksiksiz bir Python kütüphanesidir.

Quantum Computing Report web sitesinde bir düzine bağlantı üzerinden listelenen bir Araçlar web sayfası bulunur , bazıları yeni, bazıları ise yukarıdaki listeyi tekrarlar.

Ayrıca bakınız: QuanTiki'nin web sayfası: C / C ++, CaML, OCaml, F # ve GUI tabanlı, Java, JavaScript, Julia, Maple, Mathematica, Maxima ile birlikte çok sayıda simülatör ve programlama dili listesi için " QC simülatörleri listesi" , Matlab / Octave, .NET, Perl / PHP, Python, Şema / Haskell / LISP / ML ve hesap makineleri, derleyiciler, simülatörler ve araç setleri vb. Sağlayan diğer çevrimiçi hizmetler

Belirli olanları seçmenin belirli yararları var mı?

Belirli bir kuantum bilgisayarı kullanmayı planlıyorsanız, o zaman üretici tarafından geliştirilen programlama dilinin o makine için en uygun ve iyi desteklenmiş olacağını umarsınız.

Daha geniş bir dilden oluşan bir dil seçmek, daha fazla Forum mevcut olduğu ve umarım daha fazla hata düzeltmesi ve destek olduğu anlamına gelir.

Ne yazık ki, bu bir kullanıcı tabanı kazanmak için mücadele etmek için bazı harika niş ürünler bırakır. Hem güçlü / etkileyici hem de çeşitli platformlarda desteklenen bir dil bulmaya çalışmak, hiledir, cevap bir görüş ATM'sidir.

Dört yazılım platformunun bir değerlendirmesi: Orman (pyQuil), QISKit, ProjectQ ve Kuantum Geliştirici Kiti, " Geçit Seviyesi Kuantum Yazılım Platformlarına Genel Bakış ve Karşılaştırma" bölümünde (6 Temmuz 2018) Ryan LaRose tarafından sunulmaktadır .

Güncellemeler:

Google'ın Cirq ve OpenFermion-Cirq: " Google'ın AI Blogu - Cirq'i Duyurmak: NISQ Algoritmaları için Açık Kaynak Bir Çerçeve ".

D-Wave'in Sıçraması ve Okyanusu SDK'sı , kullanılan çekirdek algoritmaların açık kaynak havuzuna girdiğini varsayarak, iş yüklerini ücretsiz olarak test etmek ve çalıştırmak için 2000+ kbit kuantum tavlama makinesine erişimi olan bir bulut ortamında D-Wave 2000Q ™ Sistemine erişime izin verir . D-Wave'in Sıçraması web sayfasında giriş yapmak için başvurun .

Rigetti Computing'in Kuantum Bulut Hizmeti (QCS), 128 bitlik bir bilgisayarın 16 litresine erişmek için sanallaştırılmış bir programlama olan Quantum Machine Image ve Forest 2.0 ile önceden yapılandırılmış bir yürütme ortamı sunar.

Geleneksel bir bilgisayardan 10.000 kat daha hızlı hesaplama yapabilen bir mimari olan Fujitsu'nun Dijital Annealer'ı hakkında bilgi edinmeye devam edin . Eğer onlar sonunda çapraz uyumlu bir geliştirme ortamı sağlamak doğrudur , bu iki paragraf bu cevap kalacak kuantum bilgisayarların aksi takdirde onları kaldıracaktır.

Onların silikon çip Fujitsu ile ortaklığa girmiştir doğada kuantum olmasa 1Qbit bir "olarak tarif ne geliştirmek için Kuantum Inspired AI Cloud Service ", onların olsun Dijital annealer ördek gibi vaklıyorsa (D-Wave gibi tavlanır, ve uyumlu kod kullanır) görülmeye devam ediyor. Fujitsu Digital Annealer Teknik Servisine erişmek için burayı ziyaret edin .

Pennsylvania'nın QWIRE Üniversitesi ( korosu ) kuantum devre dili ve resmi doğrulama aracıdır, GitHub web sayfasına sahiptir .

Bir inceleme: Cirq, Cliffords.jl, dimod, dwave sistemi, FermiLib, Orman (pyQuil & Grove), OpenFermion, ProjectQ, PyZX, QGL.jl, Qbsolv, Qiskit Terra ve Aqua, Qiskit Dersleri ve Qiskit.js, Qrack, Quantum Fog, Quantum ++, Qubiter, Quirk, reference-qvm, ScaffCC, Çilek Tarlaları, XACC, ve sonunda XACC VQE, " Quantum hesaplamada açık kaynaklı yazılım " (Aralık 21 2018), Mark Fingerhuth, Tomáš Babej ve Peter Wittek.

Zaman zaman güncellemeler yapmak için aşırı çarpma olmadan bu cevaba döneceğim .

Gate model donanım satıcıları kendi düşük seviyeli dillerini oluşturdular:

• Rigetti: Quil
• IBM: QASM

Bunlar daha yüksek python sdk seviyelerine sahiptir:

• Rigetti: Pyquil
• IBM: Qiskit

Rigetti ayrıca, Grove adlı önceden oluşturulmuş uygulamaları çağırmak için dillerini daha yüksek bir kütüphaneye kaydırıyor .

Microsoft, mevcut simülatörlerine ve nihayetinde fiziksel donanımlarına karşı koyacak şekilde Q # geliştirmiştir .

Yukarıdaki diller satıcıya özel olduğundan, asıl yararı, bilgisayarlarında kuantum programlar çalıştırabilmenizdir.

Satıcıya özgü dillerin dışında Princeton araştırmacıları tarafından geliştirilen İskele var. Bu dil, maliyetleri, performans potansiyelini ve ölçeklenebilirlik potansiyelini belirlemek için programları analiz etmek için bir araç zinciri içerdiğinden ilginçtir .

Düzenleme: Proje Q , dahil edilmiş bir simülatör üzerinde çalışabilen Python kullanarak programlar geliştirmenize izin veren başka bir çerçevedir.

Oak Ridge National Labs, XACC adlı bir projede , her üreticiye özel bir dilde kod çoğaltmadan kullanıcıların çeşitli donanım platformlarına erişebilmelerini sağlamak için satıcıya özel kodları soyutlamalarını amaçlayan bir proje üzerinde çalışmaya başladı .

Hatta işlevsel bir Kuantum programlama dili olan Quipper'a bakın . Monadik anlambilimiyle, geri dönüşümlü kuantum hesaplama, hiyerarşik devre desteği ve daha fazlası için yerleşik fonksiyonellik! Gerçek pratikte de kullanılır - Laraci'nin Dirac denkleminin çözümünü hesaplayan bir algoritma için .

IBM'in Bestecisini eklerdim. Programlama gibi hissetmez, çünkü tüm hataları, hataları ve gerçekliği alamazsınız, ancak kapılarınızdaki talimatlarınızı QASM'ye dönüştürür ve gerçek bir IBM simülatörü veya gerçek bir IBM kuantum bilgisayarında çalıştırır. kullanıcının).

Ne yazık ki, Quantiki'deki liste oldukça eski ve bakımlı değil. Tüm kuantum programlama dillerini bu soruya tek bir cevapta listelemek bile, kuantum manzara sürekli olarak geliştiği için sürdürülebilir değildir. Örneğin, Google sadece yayımladı Cirq , bu gün sadece bir kaç yıl önce açıklandı beri yukarıdaki yanıtların hiçbirini özelliği değil Gürültülü Orta Ölçekli Kuantum (NISQ) bilgisayarlar için yeni bir kuantum programlama çerçevesi.

Bu sorunu ele almak ve QC StackExchange'teki başka bir soruya yanıt olarak GitHub'da aktif olarak geliştirilen kuantum programlama dilleri ve çerçevelerine kapsamlı bir genel bakış içeren açık kaynaklı yazılım projelerinin küratörlüğünü başladım . Liste topluluk tarafından aktif olarak tutulur ve sürekli yeni projeler ekleriz.