양자 컴퓨터 프로그래밍 기초

양자 컴퓨터 프로그래밍 기초
날짜:
2022년 6월 14일
원천:
DOE/로스 알라모스 국립 연구소
요약:
양자 컴퓨터가 확산되고 공개적으로 액세스할 수 있게 됨에 따라 양자 프로그래머가 되려는 지망생을 위해 새로운 초보자 가이드는 양자 알고리즘 및 기존 하드웨어에서의 구현에 대한 철저한 소개를 제공합니다. 심층 분석 가이드는 기본을 설명하고 주요 양자 알고리즘을 조사하며 공개적으로 사용 가능한 양자 컴퓨터에서 구현하는 단계를 안내합니다.

양자 컴퓨터가 확산되고 공개적으로 액세스할 수 있게 됨에 따라 양자 프로그래머가 되려는 지망생을 위해 새로운 초보자 가이드는 양자 알고리즘 및 기존 하드웨어에서의 구현에 대한 철저한 소개를 제공합니다.

"양자 알고리즘을 작성하는 것은 고전적인 컴퓨팅 프로그램을 작성하는 것과 근본적으로 다르며 양자 원리와 그 이면의 수학에 대한 약간의 이해가 필요합니다."라고 Los Alamos 국립 연구소의 과학자이자 ACM Transactions 에 최근 발표된 가이드의 주저자인 Andrey Y. Lokhov가 말했습니다. 양자 컴퓨팅에 . "우리 가이드는 양자 프로그래머가 현장에서 시작하는 데 도움이 됩니다. 이 분야는 점점 더 많은 큐비트가 있는 양자 컴퓨터가 보편화됨에 따라 성장할 것입니다."

간결한 독립형 섹션에서 이 가이드는 데이터베이스 검색 등을 위한 Grover의 알고리즘 및 정수 인수분해를 위한 Shor의 알고리즘과 같은 유명하고 기초적인 양자 알고리즘을 포함하여 20개의 양자 알고리즘을 조사합니다. 그런 다음 이 가이드는 실제 연결을 통해 IBM의 공개적으로 사용 가능한 5큐비트 IBMQX4 양자 컴퓨터 등에 알고리즘을 구현하는 과정을 프로그래머에게 안내합니다. 각각의 경우에 저자는 구현 결과에 대해 논의하고 시뮬레이터와 실제 하드웨어 실행 간의 차이점을 설명합니다.

"이 기사는 약 20명의 Lab 직원이 IBM Q 양자 시스템에서 표준 양자 알고리즘을 배우고 구현하기 위해 스스로 선택한 Los Alamos의 Information Science and Technology Institute의 신속한 대응 노력의 결과입니다."라고 말했습니다. 이 기사의 공동 저자이자 ISTI의 이사인 Los Alamos의 선임 양자 컴퓨팅 과학자인 Stephan Eidenbenz는 작업이 시작되었을 때 말했습니다.

목표는 양자 컴퓨팅 경험이 거의 또는 전혀 없는 직원을 실제 양자 컴퓨터에 양자 알고리즘을 구현하도록 안내함으로써 양자 시대를 위한 로스 알라모스 인력을 준비시키는 것이라고 Eidenbenz는 말했습니다.

Eidenbenz는 소수의 학생과 잘 정립된 양자 전문가 외에도 이 직원들이 이미 많이 인용된 이 "크라우드 소싱" 개요 기사의 긴 저자 목록을 구성한다고 말했습니다.

가이드의 첫 번째 섹션에서는 단일 변환 및 게이트, 양자 회로 및 양자 알고리즘의 심층 자료를 다루기 전에 큐비트 및 큐비트 시스템, 중첩 및 얽힘의 기본 양자 개념 및 양자 측정을 설명하는 양자 컴퓨터 프로그래밍의 기본 사항을 다룹니다.

IBM 양자 컴퓨터의 섹션에서는 알고리즘에 사용할 수 있는 게이트 세트, 구현된 실제 물리적 게이트, 큐비트가 연결되는 방법, 노이즈 또는 오류의 소스를 다룹니다.

다른 섹션에서는 다양한 유형의 양자 알고리즘을 살펴봅니다. 여기에서 가이드는 문제 정의, 설명 및 IBM 또는 일부 경우 다른 컴퓨터에서 각 알고리즘을 구현하기 위한 단계와 함께 20개의 선택된 알고리즘에 대해 자세히 설명합니다.

가이드 끝에 있는 광범위한 참조는 관심 있는 독자가 양자 알고리즘을 더 깊이 탐색하는 데 도움이 될 것입니다.