未来是量子的：微软发布量子开发工具包免费预览版

你想学习如何编程量子计算机吗？现在，有一款专门的工具包。

微软即将发布量子开发工具包(Quantum Development Kit)的免费预览版本，其中包括量子编程语言(Q# programming language)、量子计算模拟器以及其他资源，供那些想要学习编写量子计算机应用程序的人使用。量子编程语言是专门为量子计算而开发的。

微软公司9月份在Ignite大会上首次公布了量子开发工具包，这是专为想要学习如何在量子计算机上进行编程的开发人员设计的，不管他们是不是量子物理领域的专家。

新开发的量子工具包融合于微软的Visual Studio开发工具套件中，因此对于那些已经在使用其他编程语言开发应用程序的人来说，会对它的各个方面都很熟悉。设计初衷是将它与当地的量子模拟器一起工作，也是作为套件的一部分发布的，可以使用典型的笔记本电脑模拟约30个逻辑量子比特。这意味着开发人员能够在自己的计算机上调试小型实例的量子代码和测试程序。

对于更大规模的量子挑战，微软还提供了一个基于Azure的模拟器，可以模拟超过40个逻辑量子比特。

连同开发工具包一起，微软还将制作一套全面的文档、库和编程示例。这将为人们提供他们需要的知识背景，从量子系统独特的计算方面开始，比如量子隐形传态(quantum teleportation)。

这是一种在量子计算比特之间安全地共享信息的方法，这些量子比特通过“量子纠缠”状态连接起来。

微软领导量子软件和模拟器开发的首席研究员Krysta Svore说：“希望你们尝试一下类似于隐形传态的东西，而且你一定会感兴趣的。”

该套工具包能够帮助人们创建可以在量子模拟器上运行的应用程序，而这些应用程序最终也将在拓扑量子计算机上工作，这也是微软正在开发的通用型量子计算机。

Svore说：“它的优点在于，当我们插入量子硬件设备时，不需要改变代码。”

专家认为量子计算机可以让科学家们解决世界上最棘手的挑战，如世界饥荒或气候变化的危险影响。这主要得益于量子计算机惊人的超强计算能力。即使当今使用的最先进的经典计算机也需要宇宙的寿命时长来完成的计算量，量子计算机能够在数小时甚至数分钟内完成。

量子计算机也有望帮助带动人工智能等领域的重大进步。

例如，目前人工智能的许多突破都是基于机器学习部分，将一组数据分配给其中一个系统，并从这些数据中学习识别诸如单词、声音或物品之类的东西。

计算机科学家利用量子计算模拟器能够观察他们如何为这种类型的人工智能研究创造量子算法。在模拟器的早期测试中，他们发现了这些量子算法如何能更快地找到数据中更细微的模式，这可能会刺激语音、视觉或语言识别等领域的重大进展。

Svore说：“看起来这里有巨大的潜力，我们还只是在表面上摸索。”

拓扑量子计算

量子开发工具包是微软计划建立一个强大的、成熟的量子计算系统的一部分，该量子计算系统包括从量子计算硬件到完整软件堆栈的所有内容。该公司的研究人员也正在研究量子计算领域的密码学和安全性项目。

微软的路径主要集中在拓扑量子比特的开发上，他们认为这种强大的量子比特可以为实际的、可扩展的量子计算提供更好的基础。

量子计算所面临的一大挑战就是量子比特过分挑剔。例如，它们需要在非常低的温度下储存，否则就会受到干扰或破坏。

由于量子比特太挑剔，大多数构建量子比特的方法需要大量的纠错，或者确保信息可靠传输的技术。有了拓扑量子比特，纠错就直接建立在量子比特本身的物理学中。这使得扩大和提供可靠的结果变得更容易，并且计算量比经典计算机大得多，所需要的量子比特也比其他量子系统更少。

毫无疑问，量子物理是非常复杂的，就连世界上一些最聪明的人(比如比尔盖茨)也承认量子计算很难理解。

负责微软量子工作的企业副总裁Todd Holmdahl指出，微软需要找出量子物理学的问题，然后为非量子物理学专业人士提供可以使用的量子开发工具包等工具。希望这些工具能使更多的人接触到量子计算的力量。

Holmdahl说：“作为一名开发人员，你将有机会把你已经熟悉的工具和服务联系起来。量子计算将会是一个转折点，但是我们的工作是尽可能地让那些了解和爱我们的开发者能够很容易地使用这些新工具，这些工具可能会以更快的速度做一些事情。这意味着在一台经典计算机上运行需要十亿年，而在量子计算机上仅需要几个小时。”

软件开发工具包使用详情请访问：https://www.microsoft.com/en-us/quantum/development-kit

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