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利用 IBM Qiskit 模拟量子电路的路线图
Omar Alheyasat AlBalqa 应用大学摘要：本文介绍了在量子模拟器以及基于云的真实 IBM 量子计算机中运行基于 Qiskit 库的量子电路程序的路线图。Qiskit 是一个基于量子编程中使用的 Python 编程语言的免费开源软件开发平台。Qiskit 充当了量子计算的理论基础与编程和实验的实际方面之间的纽带。它还允许用户试验和开发量子算法，以及在模拟器和现实世界的基于云的量子设备上模拟和执行它们。它还简化了量子编程过程，并允许各种各样的人参与令人兴奋的量子计算世界。另一方面，本文为使用线性代数原理分析量子电路和算法提供了数学基础，因为它们提供了描述和操纵量子态和操作所需的工具。此外，本文还展示了使用真实 Qiskit 代码的量子电路设计和实现。关键词：Qiskit、量子电路、量子算法、纠缠、IBM 简介 量子计算是一种使用量子力学原理处理信息的计算机。量子计算机在解决特定类型的问题（例如破解加密、模拟物理系统和发现新型药物）方面比传统计算机快得多（Gill 等人，2023 年）。在经典计算中，信息使用可以表示为 0 或 1 的位来处理。另一方面，量子计算采用量子位或量子比特，它们可以存在于叠加状态，同时表示 0 和 1（Preskill，2021；Hidary & Hidary，2019）。量子计算中的一些关键思想（Nielsen & Chuang，2010；Gyongyosi & Imre，2019）：
Qiskit 中 Shor 算法的优化及性能分析
摘要 — Shor 算法在量子计算领域享有盛誉，因为它有可能在多项式时间内有效破解 RSA 加密。在本文中，我们使用 IBM Qiskit 量子库优化了 Shor 算法的端到端库实现，并推导出一个光速（即理论峰值）性能模型，该模型通过将总操作数计算为不同门数的函数来计算在特定机器上执行输入大小为 N 的 Shor 算法所需的最短运行时间。我们通过在 CPU 和 GPU 上运行 Shor 算法来评估我们的模型，并模拟了高达 4,757 的数字的因式分解。通过将光速运行时间与我们的实际测量值进行比较，我们能够量化未来量子库改进的余地。索引术语 —量子计算、Shor 算法、量子傅里叶变换、性能分析
IBM Qiskit 上的 RSA 质因数分解
近年来量子计算的发展对 RSA 公钥密码系统构成了严重威胁。RSA 密码系统的安全性从根本上依赖于数论问题的计算难度：素数分解（整数因式分解）。Shor 的量子因式分解算法理论上可以在多项式时间内解答计算问题。本文使用 IBM Qiskit 对 Shor 的 RSA 素数分解量子因式分解算法进行了实验和演示。根据用户时间和成功概率评估了量子程序的性能。结果表明，RSA 公钥中更重要的公共模数 N 提高了因式分解的计算难度，需要更多的量子位才能解决。进一步增强 Shor 的 oracle 函数的实现对于提高成功概率和减少所需的尝试次数至关重要。
Qiskit 量子计算平台的变质测试
摘要 — 随着量子计算越来越流行，底层量子计算平台的能力和复杂性都在增长。不幸的是，由于现有量子程序数量相对较少，并且存在预言问题，即缺乏对程序预期行为的规范，因此测试这些平台具有挑战性。本文介绍了 MorphQ，这是第一个用于量子计算平台的变质测试方法。我们的两个主要贡献是 (i) 一个程序生成器，它可以创建大量且多样化的有效（即不会崩溃的）量子程序集，以及 (ii) 一组利用量子特定变质关系来缓解预言问题的程序转换。通过测试流行的 Qiskit 平台对该方法进行评估表明，该方法在两天内创建了超过 8000 个程序对，其中许多都暴露了崩溃。检查崩溃后，我们发现了 13 个错误，其中 9 个已经得到确认。MorphQ 扩大了量子计算平台测试技术的范围，有助于为这个日益重要的领域创建可靠的软件堆栈。
使用 PyTorch 和 Qiskit 的混合量子经典神经网络
神经网络最终只是一个复杂的函数，它由称为神经元的较小构建块组成。神经元通常是一个简单、易于计算的非线性函数，它将一个或多个输入映射到单个实数。神经元的单个输出通常被复制并作为输入输入到其他神经元。在图形上，我们将神经元表示为图中的节点，并在节点之间绘制有向边，以指示一个神经元的输出将如何用作其他神经元的输入。还需要注意的是，图中的每个边通常与一个称为权重的标量值相关联。这里的想法是，每个神经元的输入都将乘以不同的标量，然后被收集并处理成单个值。训练神经网络的目标主要是选择我们的权重，使网络以特定的方式运行。
Qiskit量子模拟器的初步评估用于开发量子Hopfield神经网络用于异常检测应用的功能
免责声明本报告是作为美国政府机构赞助的工作的帐户。均未对任何信息，明示或暗示的任何雇员或官员，也没有任何雇员或官员，也不是任何雇员或官员，也不承担任何法律责任或责任，对任何信息的准确性，完整性或有效性，包括任何信息，设备，产品或过程所披露或代表其使用不属于私有权利。 以此处参考任何特定的商业产品，流程或服务，商标，制造商或其他方式不一定构成或暗示其认可，建议或对其任何代理机构的认可，建议或偏爱。 本文所表达的文件作者的观点和观点不一定陈述或反映美国政府或其任何代理机构，Argonne National Laboratory或Uchicago Argonne，LLC。均未对任何信息，明示或暗示的任何雇员或官员，也没有任何雇员或官员，也不是任何雇员或官员，也不承担任何法律责任或责任，对任何信息的准确性，完整性或有效性，包括任何信息，设备，产品或过程所披露或代表其使用不属于私有权利。以此处参考任何特定的商业产品，流程或服务，商标，制造商或其他方式不一定构成或暗示其认可，建议或对其任何代理机构的认可，建议或偏爱。本文所表达的文件作者的观点和观点不一定陈述或反映美国政府或其任何代理机构，Argonne National Laboratory或Uchicago Argonne，LLC。
Qiskit量子模拟器的初步评估用于开发量子Hopfield神经网络用于异常检测应用的功能
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使用 Qiskit 进行 QC 简介-1.pdf
编写量子计算机/算法时需要执行两个基本步骤：构建算法所需的量子电路，包括初始化量子比特和应用量子电路中包含的门；其次执行解决算法试图解决的问题所需的测量，并将这些信息存储在经典比特中。如果是这样，那么我们将在本节中重点关注的两个主要内容是：1) 构建量子电路 - 在本节中，我们将了解如何使用 qiskit 构建量子电路。
QKD算法BB84 Qiskit中的协议
在BB84方案中，使用两个偏振滤镜的方向（例如0、45、90、135度）将正常信息精确地转换为光子或量子颗粒。这些偏振滤波器是水平和垂直滤波器，它们朝不同方向提供了输出。````这些光子是在两个私人量子通道中传输的，这些光子永远不会让窃听器检查数据，如果他找到数据，不确定性会导致数据更改并使接收者注意到数据不一致。传输后，接收器再次使用偏振滤波器获取数据。接收到的数据将不匹配，但可以在交叉检查发件人提供的两极分化过滤器后进行验证。数据中的其余部分将成为密钥。此过程中有四个步骤，即量子交换，关键转移，信息和解和隐私放大。
