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QPy – 使用 Python 的量子电路模拟器 Anoushka Chaudhury 摘要 量子计算利用量子力学原理，有望使解决某些计算问题所需的时间呈指数级加速。虽然量子计算机的潜在能力已得到充分证实，但它们的实际实现面临着从可扩展性到退相干和噪声等重大挑战。本文介绍了 QPy，这是一个基于 Python 的量子电路模拟器，由我编写并设计，通过将量子门应用于量子位来跟踪模型量子计算机的量子态。通过执行必要的矩阵计算，该模拟器通过可视化底层数学来促进对量子算法的理解。该工具使研究人员能够有效地探索和实施各种量子协议，以测试和构建算法。 关键词：叠加、纠缠、量子计算、量子门 I. 简介 在解决计算密集型问题的过程中，量子计算已成为一个很有前途的平台。与以 0 和 1 的形式处理二进制信息的传统计算机不同，量子计算机利用量子比特或量子位，它们可以存在于叠加态中。量子位还利用了纠缠的量子特性。这些独特的特性使量子计算机能够比传统计算机更快地解决某些问题。然而，利用量子计算的力量需要克服巨大的挑战。量子系统本质上是脆弱的，容易因退相干和噪声而出错。此外，设计和实施量子算法需要深入了解量子力学和复杂的数学运算。在传统计算机上模拟量子系统需要大量资源，限制了量子算法和并行计算的可扩展性。为了应对这些挑战并促进对量子算法的探索，该项目引入了一个基于 Python 的量子电路模拟器。它使研究人员能够通过在量子门应用于量子位时准确跟踪量子态来模拟模型量子计算机的行为。通过在后台执行必要的矩阵计算，模拟器提供了量子算法数学基础的全面视图。
QPy——使用 Python 的量子电路模拟器
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