มีโปรแกรมภาษาอะไรบ้างสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม

จากคำถามนี้ผมรวบรวมว่าควอนตัมคอมพิวเตอร์หลักภาษาการเขียนโปรแกรมQ #และQISKit

มีโปรแกรมภาษาอื่นใดบ้างสำหรับการโปรแกรมคอมพิวเตอร์ควอนตัม มีประโยชน์บางอย่างในการเลือกรายการใดรายการหนึ่งหรือไม่

แก้ไข: ฉันกำลังมองหาภาษาการเขียนโปรแกรมไม่ใช่ตัวเลียนแบบ อีมูเลเตอร์จำลองสิ่งต่าง ๆ ภาษาการเขียนโปรแกรมเป็นวิธีการเขียนคำสั่ง (สำหรับวัตถุจริงหรือสำหรับการเลียนแบบ) อาจมีภาษาเดียวที่ใช้กับอีมูเลเตอร์หลายตัวและในทางกลับกัน

รายการวิกิพีเดียภาษาการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ควอนตัม

(คำตอบนี้ไม่ใช่สำเนาของหน้าเว็บนั้นมีการปรับปรุงเพิ่มเติมและมีการเชื่อมโยงการตรวจสอบในบางกรณีเพิ่มลิงค์กระดาษหรือเว็บไซต์ของผู้เขียน)

• ชุดคำสั่งควอนตัม

  • Quil - สถาปัตยกรรมชุดคำสั่งสำหรับการคำนวณควอนตัมที่แนะนำรูปแบบหน่วยความจำควอนตัม / คลาสสิกร่วม ดูPyQuilด้วย

  • OpenQASM - The กลางเป็นตัวแทนนำโดย IBM สำหรับใช้กับพวกเขาประสบการณ์ควอนตัม

• ภาษาโปรแกรมควอนตัม

  ภาษาที่จำเป็น

  • QCL - หนึ่งในภาษาการเขียนโปรแกรมควอนตัมที่ใช้งานครั้งแรก

  • Quantum pseudocode - [ไม่ใช่ภาษาจริง ๆ แต่เป็นวิธีที่ดีในการเป็นตัวแทนของอัลกอริธึมและการทำงานของควอนตัม] EH Knill "อนุสัญญารหัสปลอมควอนตัม", ไม่ได้เผยแพร่รายงาน LANL LAUR-96-2724 (แหล่งข้อมูล PDF 1 , 2 ) ค้นหาarXivสำหรับเอกสารทั้งหมดที่อ้างถึงกระดาษของ Knill

  • Q | SI> - เอกสารต้นฉบับเป็นภาษาจีนพร้อมบทคัดย่อภาษาอังกฤษ เวอร์ชันภาษาอังกฤษที่ arXiv: " Q | SI>: สภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมแบบควอนตัม "

  • Q ภาษา -ซอฟแวร์สำหรับภาษา Q

  • qGCL - "การสลับในการเขียนโปรแกรมควอนตัม: จากการซ้อนข้อมูลไปยังการซ้อนของโปรแกรม "

  • QMASM - เฉพาะกับระบบ D-Wave เอกสาร QMASM ผู้เขียน Scott Pakin edif2qmasm และเว็บเพจ QMASMที่ LANL

•  

  ภาษาหน้าที่

  • QFC และ QPL - เว็บไซต์ของผู้เขียน

  • QML - เว็บไซต์หลัก: http://sneezy.cs.nott.ac.uk/QML/ (ไม่ตอบสนองในอีกหนึ่งเดือนต่อมา), เอกสารเก่า. สำเนาสำเนาของ sneezy.cs.nott.ac.uk , วิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของผู้เขียน: " ภาษาโปรแกรมควอนตัมเชิงฟังก์ชัน "(PDF)

  • LIQUi |> - ส่วนขยายเป็น F # (F คม)

  • ควอนตัมแลมบ์ดานิ่ว - วิกิพีเดียแสดงรายการไม่กี่รุ่น

  • Quipper - ภาษาโปรแกรมการทำงานที่ปรับขนาดได้ของ Haskell สำหรับการคำนวณควอนตัม ดูเพิ่มเติมโปร Quipper A Talk by Peter Selinger (FSCD 2018) หัวข้อ "ความท้าทายในภาษาโปรแกรมควอนตัม " ( .PDF ) พูดถึงภาษาเหล่านี้

•  

  ภาษาหลายกระบวนทัศน์

  • Q # (Q Sharp) - ภาษาการเขียนโปรแกรมเฉพาะโดเมนที่ใช้สำหรับแสดงอัลกอริทึมควอนตัม ไมโครซอฟท์เปิดตัวสู่สาธารณะโดยเป็นส่วนหนึ่งของ Quantum Development Kit นอกจากนี้ยังมี Microsoft Quantum Katasซึ่งเป็นชุดการสอนด้วยตนเองที่มุ่งเน้นการสอนองค์ประกอบของการคำนวณควอนตัมและการเขียนโปรแกรม Q # ในเวลาเดียวกัน

  • Strawberry Fields (จากXanduAI ) เป็นห้องสมุด Python แบบเต็มสแต็คสำหรับการออกแบบการจำลองและการเพิ่มประสิทธิภาพวงจรออปติคอลควอนตัมแปรผันอย่างต่อเนื่อง

รายงานการคำนวณควอนตัมของเว็บไซต์มีรายชื่อหน้าเว็บของเครื่องมือบนลิงก์หลายสิบรายการใหม่และบางรายการซ้ำด้านบน

ดูหน้าเว็บของ QuanTiki: " List of QC simulators " สำหรับรายการใหญ่ของ simulators และภาษาโปรแกรมตาม: C / C ++, CaML, OCaml, F # พร้อมด้วย GUI, Java, JavaScript, Julia, Maple, Mathematica, Maxima , Matlab / Octave, .NET, Perl / PHP, Python, Scheme / Haskell / LISP / ML และบริการออนไลน์อื่น ๆ ที่มีเครื่องคิดเลขคอมไพเลอร์ซิมูเลเตอร์และชุดเครื่องมือ ฯลฯ

มีประโยชน์บางอย่างในการเลือกรายการใดรายการหนึ่งหรือไม่

หากคุณวางแผนที่จะใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมโดยเฉพาะคุณก็หวังว่าภาษาการเขียนโปรแกรมที่พัฒนาโดยผู้ผลิตนั้นเหมาะสมที่สุดสำหรับเครื่องนั้นและได้รับการสนับสนุนเป็นอย่างดี

การเลือกภาษาที่มีขนาดใหญ่กว่าดังต่อไปนี้หมายความว่ามีฟอรัมเพิ่มเติมและหวังว่าจะสามารถแก้ไขข้อผิดพลาดและสนับสนุนได้มากขึ้น

น่าเสียดายที่ทำให้ผลิตภัณฑ์เฉพาะกลุ่มบางกลุ่มต้องดิ้นรนเพื่อให้ได้ฐานผู้ใช้ การพยายามค้นหาภาษาเดียวที่มีทั้งความสามารถในการแสดงออกและรองรับในหลาย ๆ แพลตฟอร์มนั้นเป็นเคล็ดลับคำตอบก็คือ ATM ความคิดเห็น

การประเมินผลของสี่แพลตฟอร์มซอฟต์แวร์: Forest (pyQuil), QISKit, ProjectQ และชุดพัฒนา Quantum Developer นำเสนอโดย Ryan LaRose ใน " ภาพรวมและการเปรียบเทียบแพลตฟอร์มซอฟต์แวร์ควอนตัมระดับประตู " (6 ก.ค. 2561)

ปรับปรุง:

Cirq และ OpenFermion-Cirq ของ Google : " บล็อก AI ของ Google - ประกาศ Cirq: กรอบงานโอเพ่นซอร์สสำหรับอัลกอริทึม NISQ "

D-คลื่นLeap มหาสมุทรแปซิฟิกและ SDKช่วยให้การเข้าถึงระบบ D-คลื่น 2000Q ™ในสภาพแวดล้อมคลาวด์ที่มีการเข้าถึง 2000 + qubit เครื่องควอนตัมหลอมเพื่อทดสอบและรันเวิร์กโหลดฟรีสมมติว่าขั้นตอนวิธีการหลักที่ใช้ไปในสระว่ายน้ำเปิดแหล่งที่มา . สมัครเพื่อเข้าสู่ระบบที่หน้าเว็บLeap Inของ D-Wave

Quantum Cloud Service (QCS) ของ Rigetti Computing นำเสนอ Quantum Machine Image โปรแกรมเสมือนจริงและสภาพแวดล้อมการทำงานที่กำหนดค่าไว้ล่วงหน้าด้วย Forest 2.0 เพื่อเข้าถึง 16 qubits ของคอมพิวเตอร์ 128 บิต

คอยติดตามข้อมูลเกี่ยวกับDigital Annealerของฟูจิตสึซึ่งเป็นสถาปัตยกรรมที่สามารถทำการคำนวณได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์ทั่วไปถึง 10,000 เท่า หากในที่สุดพวกเขามีสภาพแวดล้อมการพัฒนาที่เข้ากันได้กับคอมพิวเตอร์ควอนตัมจริงทั้งสองย่อหน้าจะยังคงอยู่ในคำตอบนี้มิฉะนั้นฉันจะลบพวกเขา

ในขณะที่ชิปซิลิกอนของพวกเขาไม่ใช่ควอนตัมในธรรมชาติ Fujitsu ได้ร่วมมือกับ1Qbitเพื่อพัฒนาสิ่งที่อธิบายว่าเป็น " Quantum Inspired AI Cloud Service " ไม่ว่าDigital Annealerของพวกเขาจะเหมือนเป็ด (anneals เช่น D-Wave และใช้รหัสที่เข้ากันได้) ยังคงที่จะเห็น เยี่ยมชมที่นี่เพื่อเข้าถึงฟูจิตสึดิจิตอล annealer บริการด้านเทคนิค

มหาวิทยาลัยเพนซิลQWIRE ( ประสานเสียง ) เป็นภาษาวงจรควอนตัมและเครื่องมือการตรวจสอบอย่างเป็นทางการจะมีหน้าเว็บ GitHub

ความคิดเห็นของ: Cirq, Cliffords.jl, dimod, ระบบ dwave, FermiLib, ป่า (pyQuil & Grove), OpenFermion, ProjectQ, PyZX, QGL.jl, Qbsolv, Qiskit Terra และ Aqua, Qiskit Terra และ Qiskit.js, Qrack, Quantum Fog, Quantum ++, Qubiter, Quirk, Reference-qvm, ScaffCC, Strawberry Fields, XACC และในที่สุด XACC VQE ได้ถูกนำเสนอในบทความ: " ซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์สในการคำนวณควอนตัม " (21 ธ.ค. 2018) Tomáš Babej และ Peter Wittek

ผมจะกลับไปที่คำตอบนี้จากเวลาที่จะทำการอัปเดตโดยไม่ต้องมากเกินไปกระแทก

ผู้จำหน่ายฮาร์ดแวร์รุ่น Gate ได้สร้างภาษาระดับต่ำของตนเอง:

• Rigetti: Quil
• IBM: QASM

python sdk ระดับสูงกว่านี้มี:

• Rigetti: Pyquil
• IBM: Qiskit

Rigetti ยังเป็นห่อภาษาของพวกเขาในห้องสมุดระดับที่สูงขึ้นสำหรับการโทรการใช้งานที่สร้างไว้ล่วงหน้าที่เรียกว่าโกรฟ

Microsoft ได้พัฒนาQ #เพื่อทำงานกับโปรแกรมจำลองที่มีอยู่และในที่สุดฮาร์ดแวร์ทางกายภาพของพวกเขา

เนื่องจากภาษาข้างต้นเป็นข้อมูลเฉพาะของผู้ขายประโยชน์หลักคือคุณสามารถเรียกใช้โปรแกรมควอนตัมบนคอมพิวเตอร์ของพวกเขาได้

นอกเหนือจากภาษาเฉพาะของผู้ขายคือScaffoldซึ่งกำลังพัฒนาโดยนักวิจัยของ Princeton ภาษานี้มีความน่าสนใจเนื่องจากมีtoolchainสำหรับการวิเคราะห์โปรแกรมเพื่อกำหนดต้นทุนศักยภาพด้านประสิทธิภาพและความสามารถในการปรับขยายได้

แก้ไข: Project Qเป็นอีกหนึ่งเฟรมเวิร์กที่ให้คุณพัฒนาโปรแกรมโดยใช้ Python ซึ่งสามารถทำงานกับตัวจำลองที่รวมอยู่ได้

Oak Ridge National Labs เริ่มทำงานในโครงการที่ชื่อว่าXACCซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อให้ผู้ขายรหัสเฉพาะเพื่อให้ผู้ใช้สามารถเข้าถึงแพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์ต่างๆโดยไม่ต้องทำซ้ำรหัสในภาษาเฉพาะของผู้ขายแต่ละราย

หรือแม้แต่ดูที่Quipperภาษาโปรแกรมควอนตัมที่ใช้งานได้ ด้วยความหมายแบบ monadic สร้างขึ้นเพื่อการคำนวณควอนตัมแบบย้อนกลับได้การสนับสนุนวงจรแบบลำดับชั้นและอีกมากมาย! ใช้ในการปฏิบัติจริงเช่นกัน - สำหรับอัลกอริทึมในการคำนวณคำตอบของสมการ Diracโดย LaFlamme

ฉันจะรวมนักแต่งเพลงของ IBM มันไม่ได้รู้สึกเหมือนการเขียนโปรแกรมเพราะคุณไม่ได้รับข้อผิดพลาดและข้อผิดพลาดและ funtionality ทั้งหมด แต่มันจะแปลงคำแนะนำของคุณบนเกตเป็น QASM อย่างชัดเจนและรันมันบนตัวจำลอง IBM จริงหรือคอมพิวเตอร์ควอนตัม IBM จริง (ตัวเลือกคือ ผู้ใช้)

น่าเสียดายที่รายการใน Quantiki ค่อนข้างเก่าและไม่ได้รับการดูแลอย่างดี แม้แต่การระบุรายชื่อภาษาการเขียนโปรแกรมควอนตัมทั้งหมดในการตอบคำถามนี้เพียงครั้งเดียวยังไม่ยั่งยืนเนื่องจากภูมิควอนตัมมีการพัฒนาอยู่ตลอดเวลา ตัวอย่างเช่น Google เพิ่งเปิดตัวCirqกรอบการเขียนโปรแกรมควอนตัมใหม่สำหรับคอมพิวเตอร์ Noisy Intermediate Scale Quantum (NISQ) ซึ่งไม่ได้ให้ความสำคัญในการตอบกลับใด ๆ ข้างต้นนับตั้งแต่มีการประกาศเพียงไม่กี่วันที่ผ่านมา

เพื่อแก้ไขปัญหานี้และเพื่อตอบคำถามอื่นเกี่ยวกับ QC StackExchange ฉันได้เริ่มต้นรายการโครงการซอฟต์แวร์โอเพ่นซอร์สบน GitHubซึ่งรวมถึงภาพรวมที่ครอบคลุมเกี่ยวกับภาษาและกรอบการเขียนโปรแกรมเชิงควอนตัมที่พัฒนาขึ้นอย่างแข็งขัน รายการได้รับการดูแลโดยชุมชนและเราเพิ่มโครงการใหม่อย่างต่อเนื่อง