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):
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。
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[1] Gambetta, Jay M.、Jerry M. Chow 和 Matthias Steffen。“在超导量子计算系统中构建逻辑量子比特。”npj 量子信息 3.1 (2017):2。[2] Grover, Lov K。“一种用于数据库搜索的快速量子力学算法。”第二十八届 ACM 计算理论研讨会论文集。 1996 年。 [3] Qiskit,https://qiskit.org/ [最后访问于 2023 年 9 月 16 日] [4] Qiskit,https://qiskit.org/ecosystem/ibm-runtime/locale/ja_JP/tutorials/Error-Suppression-and-Error-Mitigation.html [最后访问于 2023 年 9 月 16 日] [5] Qiskit,https://qiskit.org/documentation/apidoc/transpiler.html [最后访问于 2023 年 9 月 16 日]
摘要 软件测量是一种有效的项目管理技术。它可以帮助工程师将工程概念应用于软件开发,为流程和技术决策提供定量和客观的基础。已经提出了许多基于国际标准的测量程序来获取软件的功能大小。一些提议的程序是自动化的,以尽量减少由个人解释引起的测量差异。然而,所有提议的程序都集中在“经典计算机”软件上,没有一个涉及量子计算机软件。基于 COSMIC-ISO 19761,并结合 Qiskit 中实现的功能需求,本文提出了一种量子计算机软件的功能规模测量 (FSM) 程序。Qiskit 和 COSMIC 中基本概念的映射,以及用于获取 Qiskit 程序中测量所需信息的映射规则的建立,是本文提出的 FSM 方法的基础。因此,该程序为自动化 Qiskit 中表达的量子计算机软件测量奠定了基础。
有关量子计算的文献表明,与传统计算相比,量子计算在计算时间和结果方面可能更具优势,例如在模式识别或使用有限的训练集时 [14, 5]。一个无处不在的量子计算库是 Qiskit [1]。Qiskit 是一个在 Apache 2.0 下分发的 IBM 库,它同时提供量子算法和后端。后端可以是本地机器,也可以是远程机器,可以模拟它,也可以是量子机器。Qiskit 对您想要使用的机器类型的抽象使量子算法设计变得无缝。Qiskit 实现了支持向量类分类器的量子版本,称为量子增强支持向量分类器 (QSVC) [10]。在分类任务复杂的情况下,QSVC 可能比传统 SVM 更具优势。任务复杂性随着数据编码为量子态、可用数据的数量和数据质量的提高而增加。在 [6] 中,我们提出量子分类可能对依赖脑电图 (EEG) 的脑机接口具有巨大的潜力。基于这个想法,我们研究了 EEG 信号量子分类的可行性 [7],通过使用 QSVC 结合黎曼几何 -
C 使用 Qiskit 的示例程序 72 C.1 安装包和量子 hello world . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . ...