如何使用量子计算机汇编语言编程？

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#111723#在没有量子盘算软件和硬件的情形下，量子盘算能够说是并不完整成熟的盘算。位于新墨西哥州阿尔伯克基的Sandia国度试验室的一个开源量子盘算机名目旨在通过一种定制的量子盘算汇编言语来处理这一成绩。
在接上去的几年里，物理学家Susan Clark和她在Sandia的团队打算应用他们从美国动力部取得的2500万美元的5年期拨款，在他们的“QSCOUT”平台上运转天下各地的学术、贸易和自力研讨职员供给的代码，到 2023 年，该平台将从当初的3个量子比特稳步晋升到32个量子比特。
QSCOUT代表了量子迷信盘算开放用户实验台（Quantum Scientific Computing Open User Testbed），由悬浮在真空室内的电离镱原子构成。紫外激光的闪光使这些原子扭转，通过履行用该团队刚刚起步的量子汇编代码编写的算法，他们将其定名为另一种量子汇编言语（Just Another Quantum Assembly Language）或JAQAL（现实上，他们曾经用小写字母“aqal” 注册了 Jaqal 的商标，因而全部后续援用都将应用该句柄）。
虽然Google、IBM和其余一些公司曾经制作了更大的量子呆板，并出产了本人的编程言语，Clark说QSCOUT为那些热中于摸索盘算机迷信前沿的人带来了一些利益。
就像谷歌和IBM呆板上的那些超导门（Superconducting gates）一样，它也很疾速。然而它们也不稳固，在不到一秒钟的时光内就得到相关性（coherence）和数据。
Clark说，因为离子俘获技巧相似于IonQ公司开辟的技巧，QSCOUT能够坚持其盘算的分歧性——把它设想成一个盘算的等价物，能够坚持长达10秒的思绪。“这是现在最好的，”Clark 说，“但咱们的量子逻辑要慢一些。”
但是，QSCOUT的真正上风不在于机能，而是它付与用户把持盘算机操纵的才能，用户能够随心所欲地把持盘算机的操纵，乃至能够在盘算机的基础指令集构造中增加新的或修正过的操纵。QSCOUT软件团队的担任人Andrew Landahl说：“QSCOUT就像一个实验板，而公司供给的产物就像印刷电路。”。
“咱们的用户是迷信家，他们盼望停止把持试验。”他说：“他们请求两个量子逻辑门同时产生，商用体系常常会优化用户的顺序来改良它们的机能。”Clark 称，“但他们不会给你太多的细节来告知你幕后的情形。”在初期，怎样最好地处置乐音、数据长久性和可伸缩性等重要成绩依然是个未知数，量子呆板的脚色就是按你的嘱咐去做。
Landahl说，为了实现准确性和机动性的联合，他们创立了Jaqal，此中包含将离子初始化为量子位的下令，将它们独自或独特扭转到种种状况，将它们环绕成叠加，而后以输出数据的情势读取终究状况。
任何 Jaqal 顺序的第一行，比方：
from qscout.v1.std usepulses *
loads a gate pulse file that defines the standard operations （“gates，” in the lingo of quantum computing）。
这类计划能够轻松实现扩大性。Landahl 说，下一个版本将增添新的指令来支撑 10 个以上的量子比特，并增添新的功效。另外，他还说，用户乃至也能够编写本人的函数。
Clark说，“欲望列表”中，一个在经典盘算中理当具有的新特征是，能对停止中的盘算停止部分丈量，而后依据旁边状况停止调剂。在量子范畴，因为量子比特的互连性（interconnectedness），这类部分丈量方式很难实现，但试验职员曾经证实这能够做到。
适用顺序将量子和经典操纵混杂在一同，因而QSCOUT团队还在Github上宣布了一个名为JaqalPaq的Python包，它供给了一个Jaqal摹拟器以及将Jaqal代码作为工具包括在一个更大的Python顺序中的下令。
Sandia国度试验室在首批 15 个请求者中接收了前 5 个名目提案，此中大部份将针对其余量子盘算机停止种种基准测试。然而，Clark说：“此中一个小组（由印第安纳大学布卢明顿分校的Phil Richerme引导）正在通过找到一个特定份子的基态来处理一个小的量子化学识题。”
在团队将呆板从3个量子比特进级到10个量子比特以后，Clark打算在3月份约请第二轮提案。
Jaqal 编程言语输出“Hello World”
Landahl说，一个最简略的non-trivial顺序平日运转在一台新的量子盘算机上，它是将两个量子比特胶葛成一个所谓的Bell态的代码，Bell态是经典的0和1二元态的叠加。Jaqal文档给出了一个15行顺序的例子，该顺序界说了两个教科书操纵，履行这些指令来筹备一个Bell态，而后读取两个量子位的成果态的丈量值。
然而，QSCOUT 作为一台离子阱盘算机，QSCOUT支撑一个叫做M?lmer–S?rensen门的美丽操纵，它供给了一条捷径。应用这一点，上面的6行顺序能够实现雷同的义务偏重复1024次：
register q［2］ // Define a 2-qubit register
loop 1024 { // Sequential statements， repeated 1024x
prepare_all // Prepare each qubit in the |0? state
Sxx q［0］ q［1］ // Perform the M?lmer–S?rensen gate
measure_all // Measure each qubit and output results
}
原文题目：量子比特编码：怎样用量子盘算机汇编言语编程
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