नमस्कार, हेब्र! मैं आपके लिए रयान LaRose द्वारा "गेट लेवल क्वांटम सॉफ्टवेयर प्लेटफार्मों के अवलोकन और तुलना" लेख का अनुवाद प्रस्तुत करता हूं।

क्वांटम कंप्यूटर क्लाउड इंफ्रास्ट्रक्चर में उपयोग के लिए उपलब्ध हैं, लेकिन साथ ही, क्वांटम सॉफ्टवेयर प्लेटफार्मों में हाल ही में उछाल उन लोगों के लिए भारी हो सकता है जो तय करते हैं कि क्या उपयोग करना है। यह आलेख चार सॉफ्टवेयर प्लेटफ़ॉर्म - फ़ॉरेस्ट (pyQuil), QISKit, ProjectQ, और क्वांटम डेवलपमेंट किट - की तुलना करके क्वांटम कंप्यूटिंग के तेजी से विकसित हो रहे परिदृश्य की एक वर्तमान तस्वीर पेश करता है, जो शोधकर्ताओं को वास्तविक और सिम्युलेटेड क्वांटम उपकरणों का उपयोग करने की अनुमति देता है। यह विश्लेषण आवश्यकताओं और स्थापना, कार्यक्रमों के उदाहरण पर भाषा के वाक्य विन्यास, पुस्तकालय स्तर पर समर्थन और प्रत्येक मंच के लिए एक क्वांटम सिम्युलेटर की संभावनाओं को शामिल करता है। उन प्लेटफार्मों के लिए जो क्वांटम कंप्यूटरों का समर्थन करते हैं, हम हार्डवेयर, क्वांटम कोडांतरक भाषाओं और क्वांटम कंपाइलरों की तुलना करते हैं। अंत में, हम उनमें से प्रत्येक की सुविधाओं पर विचार करेंगे और क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए अन्य सॉफ्टवेयर पैकेजों का संक्षेप में उल्लेख करेंगे।

सामग्री

I. परिचय
द्वितीय। सॉफ्टवेयर प्लेटफॉर्म
ए। PyQuil
बी। Qiosit
C. प्रोजेक्टक्यू
डी। क्वाटम डेवलपमेंट किट
तृतीय। तुलना
पुस्तकालय समर्थन
B. क्वांटम हार्डवेयर
C. क्वांटम संकलक
डी। सिम्युलेटर प्रदर्शन
ई। सुविधाएँ
चतुर्थ। चर्चा और निष्कर्ष
संदर्भ
परिशिष्ट A. अन्य सॉफ्टवेयर प्लेटफ़ॉर्म
परिशिष्ट B. परीक्षण सिम्युलेटर प्रदर्शन
परिशिष्ट C. उदाहरण कार्यक्रम: टेलीपोर्टेशन स्कीम

I. परिचय

क्वांटम प्रोग्रामिंग भाषाओं को कम से कम दो दशक पहले [1-3] माना जाता था, लेकिन वे ज्यादातर सैद्धांतिक और मौजूदा उपकरणों के बिना थे। क्वांटम कंप्यूटर अब एक वास्तविकता है, और क्वांटम प्रोग्रामिंग भाषाएं हैं जो किसी को भी इंटरनेट का उपयोग करने की अनुमति देगा। उद्योग और शिक्षा दोनों में उचित संख्या में शोधकर्ताओं ने छोटे क्वांटम उपकरण बनाए हैं जो क्वांटम कंप्यूटिंग के सर्किट मॉडल पर काम करते हैं। ये कंप्यूटर छोटे, शोर और आधुनिक क्लासिक कंप्यूटर के समान शक्तिशाली नहीं हैं। लेकिन वे उभर रहे हैं, लगातार बढ़ रहे हैं और रसायन विज्ञान के कार्यों [4, 5], मशीन लर्निंग [6, 7], ऑप्टिमाइज़ेशन [8], वित्तीय क्षेत्र [9] और अधिक [10] के लिए भविष्य में बड़ी कंप्यूटिंग शक्ति का त्याग कर रहे हैं। ये उपकरण कंप्यूटर प्रौद्योगिकी के वर्तमान में जटिल रूप से जटिल कार्यों को हल करने के लिए क्वांटम सॉफ्टवेयर इंजीनियरों की अगली पीढ़ी को प्रशिक्षित करने के लिए एक परीक्षण बेंच हैं। दरअसल, क्लाउड क्वांटम कंप्यूटिंग का उपयोग पहले से ही ड्यूटेरॉन बाइंडिंग एनर्जी [11] और मशीन लर्निंग एल्गोरिदम [12, 13] में परीक्षण दिनचर्या की गणना करने के लिए किया गया है।

हाल ही में, क्लासिक कंप्यूटर भाषाओं की एक विस्तृत श्रृंखला पर क्वांटम कंप्यूटिंग सॉफ्टवेयर में तेजी से वृद्धि हुई है। पचास से अधिक के साथ ओपन सोर्स प्रोजेक्ट्स की एक सूची [14] में उपलब्ध है, और क्वांटम कंप्यूटर सिमुलेशन की एक सूची [15] में उपलब्ध है। कार्यक्रमों की यह विशाल संख्या जो क्षेत्र में विकास को सकारात्मक रूप से दर्शाती है, छात्रों और शोधकर्ताओं के लिए यह तय करना मुश्किल हो जाता है कि कौन से सॉफ्टवेयर पैकेज का उपयोग करें, ताकि डॉक्यूमेंटेशन में खो न जाएं या आवश्यक प्रारंभिक ज्ञान से चौंक जाएं।

इस लेख में गेट स्तर पर सामान्य प्रयोजन के क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए एक संक्षिप्त अवलोकन और मुख्य सॉफ्टवेयर प्लेटफार्मों की तुलना प्रदान करने की उम्मीद है। चार को एक लंबी सूची से चुना गया: तीन, उपयोगकर्ता को वास्तविक क्वांटम उपकरणों से जुड़ने की क्षमता प्रदान करते हैं - रिगेट्टी से pyQuil [16], आईबीएम से QISKit [17] और ETH ज्यूरिख से प्रोजेक्टक्यू [18, 19] और इसी तरह की कार्यक्षमता के साथ, लेकिन क्वांटम कंप्यूटर से जुड़ने की वर्तमान क्षमता के बिना - माइक्रोसॉफ्ट से क्वांटम डेवलपमेंट किट [20]। इन प्लेटफार्मों को चुनने के पक्ष में एक वास्तविक क्वांटम डिवाइस से जुड़ने की क्षमता बन गई है। इस वजह से, और संक्षिप्तता के लिए, कई सम्मानजनक कार्यक्रम जानबूझकर छोड़ दिए जाते हैं। उनमें से कुछ का उल्लेख परिशिष्ट ए में किया गया है ।

फिलहाल, मुख्य लक्ष्य इन चार प्लेटफार्मों के कारण क्वांटम कंप्यूटिंग की एक परिदृश्य तस्वीर पेश करना है। अनुभाग II में, हम बारी-बारी से आवश्यकताओं और स्थापना, प्रलेखन और ट्यूटोरियल, भाषा सिंटैक्स और क्वांटम उपकरण पर चर्चा करते हुए प्रत्येक मंच को देखेंगे। धारा III प्लेटफार्मों की एक विस्तृत तुलना प्रदान करता है। इसमें शामिल हैं: III A में क्वांटम एल्गोरिदम का पुस्तकालय स्तर पर समर्थन, III B में क्वांटम हार्डवेयर समर्थन, III C में क्वांटम सर्किट के कंपाइलर और क्वांटम कंप्यूटर सिमुलेटर III D। धारा IV प्रत्येक मंच के बारे में कुछ व्यक्तिपरक टिप्पणियों पर चर्चा करता है। परिशिष्ट A में अन्य क्वांटम सॉफ्टवेयर्स के बारे में जानकारी है, परिशिष्ट B में क्वांटम सर्किट सिमुलेटरों के परीक्षण के बारे में विस्तृत जानकारी है, और परिशिष्ट C पक्ष-दर-तुलना तुलना के लिए चार भाषाओं में से प्रत्येक में क्वांटम टेलीपोर्टेशन योजनाओं के लिए कोड दिखाता है।

द्वितीय। सॉफ्टवेयर प्लेटफॉर्म

चित्र 1 विभिन्न क्वांटम कंप्यूटर और सॉफ्टवेयर को दिखाता है जिसका उपयोग उपकरणों से जुड़ने के लिए किया जाता है। वर्तमान में, चार सॉफ़्टवेयर प्लेटफ़ॉर्म आपको चार अलग-अलग क्वांटम कंप्यूटरों से कनेक्ट करने की अनुमति देते हैं - रिगेटी से एक, 8-क्वांटम क्वांटम कंप्यूटर, आप pyQuil [41] का उपयोग करके कनेक्ट कर सकते हैं; और आईबीएम से तीन, सबसे अधिक उपलब्ध 16 क्वाइब के साथ, जिसे क्यूसिट या प्रोजेक्टक्यू का उपयोग करके जोड़ा जा सकता है। इसके अलावा, आईबीएम चौथा 20-क्वांटम क्वांटम कंप्यूटर प्रदान करता है, लेकिन यह डिवाइस केवल आईबीएम क्यू नेटवर्क [42] के सदस्यों के लिए उपलब्ध है: कंपनियों, विश्वविद्यालयों और राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं में रुचि रखने और क्वांटम कंप्यूटिंग में निवेश करने का एक समूह। चित्र 1 में Google, IBM और Intel जैसी कंपनियों के क्वांटम कंप्यूटर भी दिखाए गए हैं जिनकी घोषणा की गई है लेकिन वर्तमान में नियमित उपयोगकर्ताओं के लिए उपलब्ध नहीं हैं।

चित्रा 1. एक योजनाबद्ध आरेख दिखा रहा है कि गेट स्तर पर एक व्यक्तिगत कंप्यूटर को इस्तेमाल किए गए क्वांटम कंप्यूटर से कैसे जोड़ा जाए। व्यक्तिगत कंप्यूटर (निचला केंद्र) से शुरू होकर, हरे नोड्स सॉफ्टवेयर दिखाते हैं जो उपयोगकर्ता के व्यक्तिगत कंप्यूटर पर स्थापित किए जा सकते हैं। ग्रे नोड्स संकेत देते हैं कि सिमुलेटर स्थानीय रूप से (जो कि उपयोगकर्ता के कंप्यूटर पर) चलता है। धराशायी लाइनें पीले "बादलों" में दिखाए गए कंपनी संसाधनों के लिए एपीआई / क्लाउड कनेक्शन दिखाती हैं। क्वांटम सिमुलेटर और इन क्लाउड संसाधनों द्वारा प्रदान किए गए क्वांटम कंप्यूटर क्रमशः नीले और सोने में दिखाए जाते हैं। लाल फ्रेम चयनित विधि के लिए आवश्यकताओं को दिखाते हैं। उदाहरण के लिए, रिगेट्टी फ़ॉरेस्ट से कनेक्ट करने के लिए और एगेव 8 क्वबिट क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करने के लिए, आपको pyQuil (MacOS, विंडोज और लिनक्स पर उपलब्ध) को डाउनलोड और इंस्टॉल करना होगा, एपीआई कुंजी प्राप्त करने के लिए रिगेटी वेबसाइट पर रजिस्टर करें और फिर ऑनलाइन के माध्यम से डिवाइस तक पहुंच का अनुरोध करें। आकार देते हैं। नोट्स: (i) रिगेटी क्वांटम वर्चुअल मशीन के लिए 30 से अधिक क्वैबिट के लिए अधिकारों की ऊंचाई की आवश्यकता होती है, (ii) स्थानीय सिमुलेटर उपयोगकर्ता के कंप्यूटर पर निर्भर करते हैं, इसलिए, दी गई संख्या अनुमानित हैं, और (iii) क्वांटम कंप्यूटर जो घोषित किए गए थे लेकिन वर्तमान में नियमित उपयोगकर्ताओं के लिए उपलब्ध नहीं है।

क्वांटम उपकरण की तकनीक तेजी से बदल रही है। यह बहुत संभावना है कि नए कंप्यूटर वर्ष के अंत तक दिखाई देंगे, और दो या तीन वर्षों में यह सूची पूरी तरह से पुरानी हो सकती है। हालाँकि, इस तकनीक से जुड़ने के लिए उपयोग किए जाने वाले सॉफ्टवेयर कौन से हैं। नए क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करना बहुत सरल होगा, कोड की कुछ लाइनों को बदलने के बिना, वास्तव में क्वांटम सर्किट को उत्पन्न करने या चलाने के लिए उपयोग किए जाने वाले सिंटैक्स को बदलने के बिना। उदाहरण के लिए, QISKit में, आपको योजना को निष्पादित करते समय बैकएंड डिवाइस का नाम बदलने की आवश्यकता है:

execute(quantum_circuit, backend="name", ...)

लिस्टिंग 1. स्ट्रिंग "नाम" QISKit का उपयोग करके क्वांटम प्रोग्राम चलाने के लिए एक बैकेंड डिवाइस को इंगित करता है। जब भविष्य के क्वांटम कंप्यूटर जारी होते हैं, तो नए हार्डवेयर पर चलना नाम बदलने के समान सरल होगा।

हालाँकि नए संस्करण [43] की रिलीज़ के साथ सॉफ्टवेयर भी बदल जाता है, ये अधिकांश भाग के लिए, अपेक्षाकृत मामूली वाक्यविन्यास परिवर्तन होते हैं जो सॉफ़्टवेयर की कार्यक्षमता को महत्वपूर्ण रूप से नहीं बदलते हैं।

इस खंड में, हम चार प्लेटफार्मों में से प्रत्येक पर एक नज़र डालेंगे, आवश्यकताओं और स्थापना, प्रलेखन और मैनुअल, भाषा सिंटैक्स, क्वांटम भाषा, क्वांटम उपकरण और सिम्युलेटर क्षमताओं पर चर्चा करेंगे। यह समीक्षा पूरी तरह से भाषा सिखाने के लिए नहीं है, लेकिन यह पाठक को चयनित प्लेटफार्मों में से एक (या अधिक) में डूबने से पहले प्रत्येक प्लेटफ़ॉर्म की समझ देता है। वर्तमान विश्लेषण में क्वांटम कंप्यूटर पर एल्गोरिदम चलाने के लिए पर्याप्त जानकारी शामिल है। फिर भी, पाठक, जब उसने एक विशिष्ट मंच चुना है, तो उसे पूरी जानकारी के लिए विशेष दस्तावेज के लिए भेजा जाता है। प्रत्येक सॉफ्टवेयर पैकेज के लिए प्रलेखन और ट्यूटोरियल स्रोतों के लिंक जोड़े गए थे। यह भी माना जाता है कि क्वांटम कंप्यूटिंग का बुनियादी ज्ञान है, जिसके लिए अब कई अच्छे संदर्भ हैं [21, 22]।

इस दस्तावेज़ में शामिल सभी कोड अंशों और कार्यक्रमों का परीक्षण किया गया और लिनक्स उबंटू 16.04 एलटीएस पर चलने वाले डेल एक्सपीएस 13 डेवलपर संस्करण लैपटॉप पर चलाया गया, जिसके पूर्ण विनिर्देशों को [23] में सूचीबद्ध किया गया है। यद्यपि सभी सॉफ़्टवेयर पैकेज सभी तीन प्रमुख ऑपरेटिंग सिस्टम में काम करते हैं, लेकिन लेखक के लिए उस प्लेटफ़ॉर्म पर सॉफ़्टवेयर को स्थापित करना और उसका उपयोग करना बहुत आसान है, जिस पर इसे विकसित किया गया था। लिनक्स उबंटू पर, इन सॉफ्टवेयर पैकेजों को स्थापित करते समय कोई कठिनाई या असामान्य त्रुटि संदेश नहीं थे।

	pyQuil	QISKit	ProjectQ	QDK
संस्था	Rigetti	आईबीएम	एट ज्यूरिख	माइक्रोसॉफ्ट
पहले रिलीज	15 जनवरी, 2017 को v0.0.2	7 मार्च 2017 को 0.1	3 जनवरी 2017 को v0.1.0	4 जनवरी 2018 को 0.1.1712.901 (पूर्व-रिलीज़)
वर्तमान संस्करण	6 जून 2018 को v1.9.0	11 जून 2018 को 0.5.4	v0.3.6 फरवरी 6, 2018 को	0.2.1802.2202 26 फरवरी, 2018 को (पूर्व-रिलीज़)
खुला स्रोत	✅	✅	✅	✅
लाइसेंस	अपाचे २.०	अपाचे २.०	अपाचे २.०	एमआईटी
मुखपृष्ठ	घर	घर	घर	घर
GitHub	Git	Git	Git	Git
प्रलेखन	डॉक्स , ट्यूटोरियल ( ग्रोव )	डॉक्स , ट्यूटोरियल नोटबुक , हार्डवेयर	डॉक्स , उदाहरण कार्यक्रम , कागज	डॉक्स
ओएस	मैक, विंडोज, लिनक्स	मैक, विंडोज, लिनक्स	मैक, विंडोज, लिनक्स	मैक, विंडोज, लिनक्स
आवश्यकताएँ	अजगर 3, एनाकोंडा (अनुशंसित)	पायथन 3.5+, ज्यूपिटर नोटबुक (ट्यूटोरियल के लिए), एनाकोंडा 3 (अनुशंसित)	अजगर 2 या 3	विजुअल स्टूडियो कोड (दृढ़ता से अनुशंसित)
शास्त्रीय भाषा	अजगर	अजगर	अजगर	क्यू #
क्वांटम भाषा	क्विल	OpenQASM	कोई भी / संकर	क्यू #
क्वांटम हार्डवेयर	8 क्वि	IBMQX2 (5 qubits), IBMQX4 (5 qubits), IBMQX5 (16 qubits), QS1_1 (20 qubits)	कोई समर्पित हार्डवेयर, आईबीएम बैकएंड से कनेक्ट हो सकता है	कोई नहीं
सिम्युलेटर	∼20 स्थानीय स्तर पर, 26 क्विब्बों के साथ सबसे अधिक एपीआई कुंजी क्यूवीएम, 30+ w / निजी उपयोग के लिए है	∼25 स्थानीय स्तर पर, 30 बादल के माध्यम से	स्थानीय स्तर पर qu28 क्विबेट	स्थानीय रूप से 30 क्विट, 40 एज़्योर क्लाउड के माध्यम से
विशेषताएं	क्विल कोड, उदाहरण एल्गोरिदम ग्रोव में उत्पन्न करें, टोपोलॉजी-विशिष्ट संकलक, सिम्युलेटर में शोर क्षमताएं, सामुदायिक स्लैक चैनल	QASM कोड, टोपोलॉजी विशिष्ट संकलक, सामुदायिक स्लैक चैनल, सर्किट दराज, ACQUA पुस्तकालय उत्पन्न करें	सर्किट बनाएं, आईबीएम बैकएंड से कनेक्ट करें, कई लाइब्रेरी प्लग-इन	अंतर्निहित एल्गोरिदम, उदाहरण के एल्गोरिदम

pyQuil

ए। PyQuil

pyQuil क्वांटम कार्यक्रमों को बनाने, विश्लेषण करने और निष्पादित करने के लिए रिगेटी द्वारा विकसित एक खुला स्रोत पायथन पुस्तकालय है। यह क्विल भाषा के आधार पर बनाया गया है - क्वांटम निर्देशों की एक खुली भाषा (या बस एक क्वांटम भाषा ), विशेष रूप से निकटतम होनहार क्वांटम कंप्यूटर के लिए डिज़ाइन की गई और एक सामान्य शास्त्रीय / क्वांटम मेमोरी मॉडल पर आधारित है [24] (इसका मतलब है कि दोनों qubits और क्लासिक बिट्स)। pyQuil वन में विकसित कोर पुस्तकालयों में से एक है, जो सभी रिगेटी सॉफ्टवेयर के लिए महत्वपूर्ण मंच है। वन में ग्रोव और संदर्भ QVM भी शामिल हैं, जिन्हें बाद में वर्णित किया जाएगा।

एक। आवश्यकताएँ और स्थापना

अजगर को स्थापित करने और उपयोग करने के लिए अजगर 2 या 3 संस्करणों की आवश्यकता होती है, हालांकि पायथन 3 अत्यधिक अनुशंसित है, क्योंकि भविष्य के विकास कार्य केवल पायथन 3 का समर्थन करेंगे। इसके अलावा, पायथन एनाकोंडा वितरण विभिन्न पायथन मॉड्यूल के लिए अनुशंसित है, हालांकि यह आवश्यक नहीं है।

अजगर को स्थापित करने का सबसे आसान तरीका पायथन पैकेज मैनेजर कमांड का उपयोग करना है। लिनक्स उबंटू कमांड प्रॉम्प्ट पर, दर्ज करें

 pip install pyquil

सफल सॉफ़्टवेयर इंस्टॉलेशन के लिए। वैकल्पिक रूप से, यदि एनाकोंडा स्थापित है, तो टाइप करके pyQuil स्थापित किया जा सकता है

 conda install −c rigetti pyquil

कमांड लाइन पर। एक अन्य विकल्प गिट रिपॉजिटरी से सोर्स कोड डाउनलोड करना और सॉफ्टवेयर इंस्टॉल करना है। ऐसा करने के लिए, निम्नलिखित कमांड दर्ज करें:

 git clone https://github.com/rigetticomputing/pyquil cd pyquil pip install −e

यह अंतिम विधि उन सभी उपयोगकर्ताओं के लिए अनुशंसित है जो pyQuil में योगदान कर सकते हैं। अधिक जानकारी के लिए GitHub जमा गाइड देखें।

ख। प्रलेखन और ट्यूटोरियल

pyQuil में क्वांटम कंप्यूटिंग, इंस्टॉलेशन निर्देश, बेसिक प्रोग्राम्स और गेट ऑपरेशंस, एक क्वांटम वर्चुअल मशीन (QVM) के रूप में जाना जाने वाला एक सिम्युलेटर, एक वास्तविक क्वांटम कंप्यूटर और एक कंपाइलर के साथ एक क्विल लैंग्वेज है। GitHub से pyQuil सोर्स कोड डाउनलोड करके, आपको Jupyter नोटबुक्स में उदाहरणों के साथ एक फ़ोल्डर मिलेगा, नियमित पायथन उदाहरण और एक प्रोग्राम $ इनलाइन $ \ textf {run_quil.py} $ इनलाइन $ , जो क्वांटम वर्चुअल मशीन का उपयोग करके क्विल में लिखे गए पाठ दस्तावेज़ चला सकता है। अंत में, ग्रूव , पाइक्वाइल और रिगेटी वन पर्यावरण का उपयोग करके निर्मित क्वांटम एल्गोरिदम का एक उल्लेख करें।

सी। वाक्य-विन्यास

PyQuil सिंटैक्स बहुत सरल और व्यावहारिक है। क्वांटम सर्किट की रिकॉर्डिंग के लिए मुख्य तत्व प्रोग्राम है और इससे आयात किया जा सकता है

$\ textf {pyquil.quil}$ । गेट संचालन में पाया जा सकता है

$\ textf {pyquil.gates}$ । मॉड्यूल

$\ textf {api}$ आपको वर्चुअल मशीन में क्वांटम सर्किट चलाने की अनुमति देता है। PyQuil की एक अच्छी विशेषता यह है कि क्वैबिट रजिस्टरों और क्लासिक रजिस्टरों को एक प्राथमिकता निर्धारित नहीं करनी होती है और इसे स्मृति में गतिशील रूप से आवंटित किया जा सकता है। क्विबिट रजिस्टर में क्यूबिट्स को सूचकांक (0, 1, 2, ...) द्वारा संदर्भित किया जाता है और इसी तरह शास्त्रीय रजिस्टर में बिट्स के लिए। इस प्रकार, यादृच्छिक जनरेटर सर्किट को निम्नानुसार लिखा जा सकता है:

 # random number generator circuit in pyQuil from pyquil.quil import Program import pyquil.gates as gates from pyquil import api qprog = Program() qprog += [gates.H(0), gates.MEASURE(0, 0)] qvm = api.QVMConnection() print(qvm.run(qprog))

लिस्टिंग 2. यादृच्छिक संख्या जनरेटर के लिए PyQuil कोड।पहली तीन लाइनें क्वांटम स्कीम / प्रोग्राम (लाइन 2) घोषित करने के लिए न्यूनतम आवश्यक वस्तुओं का आयात करती हैं, क्वैबिट्स (लाइन 3) [44] पर गेट संचालन करने और स्कीम (लाइन 4) को निष्पादित करने के लिए। लाइन 6 में, एक क्वांटम प्रोग्राम बनाया गया है, और 7-8 लाइनों में, निर्देशों की एक सूची इसे प्रेषित की जाती है: पहला, हैमर्ड गेट पर कार्य करें

$ज$ इंडेक्स 0 पर क्वेट के ऊपर, फिर हम इंडेक्स 0. लाइन 10 के तहत एक ही बिट को क्लासिक बिट में मापते हैं, क्यूवीएम के साथ एक कनेक्शन स्थापित करता है, और 11 बजे हमारे सर्किट का परिणाम लॉन्च और प्रदर्शित होता है। यह कार्यक्रम पूर्णांक के सूचियों की सूची के रूप में pyQuil के मानक आउटपुट को प्रिंट करता है: हमारे मामले में -

$\ ग्रंथों {[[[०]]}$ या

$\ ग्रंथों {[[[१]]}$ । सामान्य तौर पर, बाहरी सूची में वस्तुओं की संख्या प्रदर्शन किए गए परीक्षणों की संख्या है। आंतरिक सूचियों में पूर्णांक संख्या क्लासिक रजिस्टर में अंतिम आयाम हैं। चूंकि हमने केवल एक परीक्षण किया (यह एक तर्क के रूप में इंगित किया गया है

$\ textf {api.QVMConnection.run}$ , जो डिफ़ॉल्ट रूप से एकता के लिए निर्धारित है), हमें केवल एक आंतरिक सूची मिलती है। चूंकि शास्त्रीय रजिस्टर में हमारे पास केवल एक बिट था, इसलिए हमें केवल एक पूर्णांक मिलता है।

घ। क्वांटम भाषा

क्विल क्वांटम निर्देशों की एक भाषा है, या बस एक क्वांटम भाषा है जो क्वांटम कंप्यूटर को कमांड प्रसारित करती है। यह क्लासिक कंप्यूटर पर कोडांतरक के समान है। क्विल सिंटैक्स का मूल है

$\ textf {गेट इंडेक्स}$ जहाँ

$\ textf {GATE}$ एक क्वांटम गेट है, जो अनुक्रमित क्वैब पर लागू होता है

$\ ग्रंथों {सूचकांक}$ (0, 1, 2, ...)। pyQuil में दिए गए प्रोग्राम से Quil कोड जेनरेट करने का एक फंक्शन है। उदाहरण के लिए, उक्त क्वांटम यादृच्छिक संख्या जनरेटर में, हम लाइन जोड़ सकते हैं:

 print(qprog)

क्विल आरेख कोड प्राप्त करने के लिए अंत में, जो नीचे दिखाया गया है:

 H 0 MEASURE 0 [0]

लिस्टिंग 3. एक यादृच्छिक संख्या जनरेटर के लिए क्विल कोड।शायद अगर किसी ने क्विल को समझना शुरू कर दिया, तो क्विल में एक टेक्स्ट एडिटर में क्वांटम सर्किट लिखें, और फिर प्रोग्राम का उपयोग करके क्यूवीएम पर सर्किट निष्पादित करें

$ इनलाइन $ \ textf {run_quil.py} $ इनलाइन $ । आप संशोधित भी कर सकते हैं

$ इनलाइन $ \ textf {run_quil.py} $ इनलाइन $ QPU पर सर्किट चलाने के लिए। ध्यान दें कि pyQuil कंपाइलर (जिसे प्रलेखन में क्विल कंपाइलर भी कहा जाता है) दिए गए सर्किट को क्विल कोड में परिवर्तित करता है जिसे एक वास्तविक क्वांटम कंप्यूटर समझ सकता है। हम अनुभाग III सी में इस पर अधिक विस्तार से चर्चा करेंगे।

च। क्वांटम हार्डवेयर

रिगेटी में एक क्वांटम प्रोसेसर है, जिसका उपयोग उन लोगों द्वारा किया जा सकता है जो पहुंच का अनुरोध करते हैं। एक्सेस का अनुरोध करने के लिए, आपको रिगेटी वेबसाइट पर जाना होगा और QPU तक पहुँचने के लिए पूरा नाम, ईमेल पता, संगठन का नाम और कारण का विवरण प्रदान करना होगा। एक बार यह हो जाने के बाद, कंपनी का प्रतिनिधि उपयोगकर्ता को QPU तक पहुँच प्रदान करने के लिए समय निर्धारित करने के लिए ईमेल द्वारा आपसे संपर्क करेगा। इस शेड्यूलिंग प्रक्रिया का लाभ, QISKit कतार प्रणाली के विपरीत है, जिस पर बाद में चर्चा की जाएगी, यह है कि कई कार्यों को निर्धारित समय अंतराल में निर्धारक निष्पादन समय के साथ किया जा सकता है, जो कि परिवर्तनशील और संकर एल्गोरिदम के लिए महत्वपूर्ण है। इस प्रकार के एल्गोरिदम शास्त्रीय और क्वांटम कंप्यूटर के बीच डेटा को आगे और पीछे भेजते हैं - लाइन में प्रतीक्षा करने की आवश्यकता इस प्रक्रिया को बहुत लंबा बनाती है। नुकसान (संभवतः) यह है कि कार्यों को किसी भी समय पर प्रदर्शित नहीं किया जा सकता है जब QPU उपलब्ध हो और किसी विशिष्ट समय को इंगित करना और सहमत होना आवश्यक हो।लेखक के अनुभव के अनुसार, कर्मचारी मदद करने के लिए तैयार हैं, और प्रक्रिया आमतौर पर सफल होती है। वास्तविक डिवाइस, जिसका टोपोलॉजी चित्र 2 में दिखाया गया है, इसमें निकटतम पड़ोसी कनेक्टिविटी के साथ 8 क्विट शामिल हैं। हम इस कंप्यूटर को खंड III बी में और अधिक विस्तार से देखेंगे।

जी। सिम्युलेटर

क्वांटम वर्चुअल मशीन (क्यूवीएम) क्वांटम सर्किट को निष्पादित करने के लिए उपयोग की जाने वाली मुख्य उपयोगिता है। क्लासिक प्रोसेसर पर चलने के लिए लिखा गया यह प्रोग्राम, क्विल कोड प्राप्त करता है और एक वास्तविक क्वांटम कंप्यूटर पर एक प्रक्रिया के विकास का अनुकरण करता है। QVM से कनेक्ट होने के लिए, आपको https://www.rigetti.com/forest पर एक नाम और ईमेल पते के साथ मुफ्त में एक एपीआई कुंजी दर्ज करने की आवश्यकता है। फिर आपको API कुंजी और उपयोगकर्ता आईडी वाली एक ईमेल प्राप्त होगी जिसे स्टार्टअप पर कॉन्फ़िगर किया जाना चाहिए:

 pyquil−config−setup

कमांड लाइन पर (निश्चित रूप से pyQuil स्थापित करने के बाद)। फिर आपको ईमेल से चाबियाँ दर्ज करने के लिए कहा जाएगा।दस्तावेज़ीकरण के अनुसार, अधिकांश एपीआई कुंजियाँ 30 क्यूबिट तक के क्यूवीएम तक पहुंच प्रदान करती हैं, और आप अधिक क्विबिट्स तक पहुंच का अनुरोध कर सकते हैं। लेखक की एपीआई कुंजी 26 क्विबिट्स तक पहुँच प्रदान करती है (कोई अद्यतन नहीं मांगा गया था)।इसके अलावा, फ़ॉरेस्ट लाइब्रेरी में एक स्थानीय सिम्युलेटर है जिसे पाइथन और ओपन सोर्स में लिखा गया है, जिसे संदर्भ क्यूवीएम के रूप में जाना जाता है। यह QVM की तरह उत्पादक नहीं है, लेकिन उपयोगकर्ता स्थानीय मशीनों पर मेमोरी की मात्रा द्वारा सीमित मात्रा की संख्या के साथ सर्किट चला सकते हैं। आमतौर पर, 20 से कम क्विट वाले सर्किट को उपकरणों की एक विस्तृत श्रृंखला पर चलाया जा सकता है। संदर्भ QVM को अलग से स्थापित किया जाना चाहिए, जो इसके साथ किया जा सकता है

$\ textf {पाइप}$ :

 pip install referenceqvm

QVM के बजाय संदर्भ QVM का उपयोग करने के लिए, बस आयात करें

$\ textf {api}$ से

$\ ग्रंथों {सन्दर्भ}$ pyQuil के बजाय:

 import referenceapi.api as api

चित्रा 2. योजनाबद्ध आरेख एक 8-quave AgP QPU रिगेट्टी की टोपोलॉजी (कनेक्टिविटी) दिखा रहा है। क्यूबिट्स को पूर्णांक 0, 1, ..., 7 के साथ चिह्नित किया जाता है, और क्वैब को जोड़ने वाली रेखाओं से संकेत मिलता है कि इन क्वाइबेट्स के बीच दो क्वाइबिट ऑपरेशन किए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, हम नियंत्रित नियंत्रित कर सकते हैं-

$Z$ 0 और 1 से अधिक नहीं, लेकिन 0 और 2 के बीच नहीं। उत्तरार्द्ध को पूरा करने के लिए, क्विल कंपाइलर नियंत्रित करता है-

$Z$ ऑपरेशन में (0, 2) जो QPU कर सकता है। यह आरेख pyQuil प्रलेखन से लिया गया है।

QISKit

बी। Qiosit

क्वांटम सूचना सॉफ्टवेयर किट, या QISKit, आईबीएम क्यू प्लेटफॉर्म में क्वांटम ओपनक्यूएएसएम भाषा और क्वांटम प्रोसेसर के साथ काम करने के लिए एक ओपन सोर्स सॉफ्टवेयर डेवलपमेंट किट (एसडीके) है। यह पायथन, जावास्क्रिप्ट और स्विफ्ट भाषाओं के लिए उपलब्ध है, लेकिन यहां हम केवल चर्चा करते हैं। पायथन संस्करण।

एक। आवश्यकताएँ और स्थापना

QOSOSOS MacOS, Windows और Linux पर उपलब्ध है। QISKit को इंस्टॉल करने के लिए Python 3.5+ की आवश्यकता होती है। अतिरिक्त उपयोगी, लेकिन आवश्यक घटक नहीं हैं ट्यूटोरियल और पायथन एनाकोंडा 3 वितरण के लिए ज्यूपिटर नोटबुक हैं, जिसमें सभी आवश्यक निर्भरताएं हैं।QISKit को स्थापित करने का सबसे आसान तरीका पायथन के लिए पाइप पैकेज मैनेजर का उपयोग करना है। सॉफ़्टवेयर को स्थापित करने के लिए कमांड प्रॉम्प्ट पर, दर्ज करें:

 pip install qiskit

कृपया ध्यान दें

$\ textf {पाइप}$ स्वचालित रूप से सभी निर्भरता को संसाधित करता है और हमेशा नवीनतम संस्करण स्थापित करेगा। वे उपयोगकर्ता जो QISKit में योगदान करने के लिए इच्छुक हो सकते हैं, कमांड प्रॉम्प्ट पर निम्नलिखित दर्ज करके स्रोत कोड स्थापित कर सकते हैं, यह माना जाता है कि git स्थापित है:

 git clone https://github.com/QISKit/qiskit−core cd qiskit−core python −m pip install −e

डिपॉजिट की जानकारी के लिए, GitHub पर डिपॉज़िट गाइड के ऑनलाइन दस्तावेज़ देखें।

ख। प्रलेखन और प्रशिक्षण सामग्री

इंटरनेट पर Qqit प्रलेखन पाया जा सकता है https://qiskit.org/documentation/ । इसमें इंस्टॉलेशन और कॉन्फ़िगरेशन निर्देश, नमूना कार्यक्रम और वास्तविक क्वांटम डिवाइस से कनेक्ट करना, परियोजना संगठन, एक QISKit समीक्षा और डेवलपर प्रलेखन शामिल हैं। क्वांटम कंप्यूटिंग की बुनियादी जानकारी उन उपयोगकर्ताओं के लिए भी मिल सकती है जो इस क्षेत्र में नए हैं। एक बहुत अच्छा संसाधन एसडीके का एक लिंक है, जहां उपयोगकर्ता स्रोत कोड प्रलेखन पर जानकारी पा सकते हैं।QISKit में एक अलग GitHub रिपॉजिटरी (pyQuil और Grove के समान) में बड़ी संख्या में ट्यूटोरियल शामिल हैं। इनमें उलझे हुए राज्य शामिल हैं; मानक एल्गोरिदम जैसे कि जोज, ग्रोवर का एल्गोरिथ्म, चरण का अनुमान और क्वांटम फूरियर ट्रांसफॉर्म; और भी जटिल एल्गोरिदम, जैसे कि क्वांटम वैरिएबल ईजेनवेल्यू समस्या को हल करना और फर्मियन हैमिल्टन को लागू करना; और यहां तक कि कुछ मजेदार खेल, जैसे कि क्वांटम "समुद्री लड़ाई"। इसके अलावा, ACQUA (एल्गोरिथम और क्वांटम अनुप्रयोगों के लिए सर्किट) पुस्तकालय में कई उदाहरणों के साथ रसायन विज्ञान और कृत्रिम बुद्धिमत्ता के लिए बहु-विषयक एल्गोरिदम शामिल हैं।कनेक्टिविटी, सुसंगतता समय, और गेट उपयोग समय के बारे में जानकारी वाले चार क्वांटम बैकेंड में से प्रत्येक के लिए बहुत विस्तृत दस्तावेज भी है। अंत में, आईबीएम क्यू अनुभव वेबसाइट और उपयोगकर्ता गाइड का उल्लेख करें । वेबसाइट में एक क्वांटम सर्किट के लिए एक ग्राफिकल इंटरफ़ेस है जिसमें उपयोगकर्ता एक सर्किट पर गेट्स को खींच सकते हैं, जो क्वांटम सर्किट की खोज के लिए उपयोगी है। उपयोगकर्ता गाइड में क्वांटम कंप्यूटिंग और QISKit भाषा पर अधिक निर्देश हैं।

सी। वाक्य-विन्यास

QISKit सिंटैक्स को निम्नलिखित नमूना कार्यक्रम में देखा जा सकता है। यहां, pyQuil के विपरीत, आपको क्वांटम और शास्त्रीय रजिस्टरों के बीच स्पष्ट रूप से अंतर करने की आवश्यकता है। नीचे QISKit की यादृच्छिक संख्या योजना के लिए एक कार्यक्रम है:

 # random number generator circuit in QISKit from qiskit import QuantumRegister, ClassicalRegister, QuantumCircuit, execute qreg = QuantumRegister(1) creg = ClassicalRegister(1) qcircuit = QuantumCircuit(qreg , creg) qcircuit.h(qreg[0]) qcircuit.measure(qreg[0], creg[0]) result = execute(qcircuit, 'local qasm simulator').result() print(result.get_counts())

लिस्टिंग 4. एक यादृच्छिक संख्या जनरेटर के लिए QISKit कोड।लाइन 2 क्वांटम और शास्त्रीय रजिस्टरों, एक क्वांटम सर्किट और इस सर्किट को निष्पादित करने के लिए कार्य करने के लिए उपकरण आयात करता है। फिर हम एक क्वांटम रजिस्टर को एक क्वाबिट (लाइन 4), एक क्लासिक रजिस्टर एक बिट (लाइन 5) और इन दोनों रजिस्टरों (लाइन 6) के साथ एक क्वांटम सर्किट बनाते हैं। अब जब सर्किट बनाया जाता है, तो हम निर्देश देना शुरू करते हैं: पंक्ति 8 में हम अपने क्वांटम रजिस्टर (जो क्वांटम रजिस्टर में एकमात्र qubit है) में हैडर्ड गेट को शून्य क्विबिट पर लागू करते हैं; लाइन 9 में, हम इस क्वैश्चन को एक शास्त्रीय बिट में अनुक्रमित करते हैं जिसे हमारे शास्त्रीय रजिस्टर में शून्य (जो कि शास्त्रीय रजिस्टर में एकमात्र है) [45]। अब जब क्वांटम सर्किट बनाया गया है, तो इसे 11 लाइन पर निष्पादित करें और परिणाम 12. लाइन पर आउटपुट के माध्यम से प्रिंट करें

$ इनलाइन $ \ ग्रंथों {result.get_counts ()} $ इनलाइन $ हमें सर्किट की "गणना" मिलती है, अर्थात् आउटपुट डेटा का शब्दकोश और प्रत्येक परिणाम कितनी बार प्राप्त हुआ। हमारे मामले के लिए, केवल संभव आउटपुट 0 या 1 हैं, और उपरोक्त प्रोग्राम के आउटपुट का एक उदाहरण है

$\ textf {{'0': 532, '1': 492}}$ , जो इंगित करता है कि हमें 0 के 532 उदाहरण और 492 उदाहरण मिले। (डिफ़ॉल्ट रूप से, सर्किट को शुरू करने के लिए चक्रों की संख्या

$\ ग्रंथों {शॉट्स}$ Qiosit में, 1024 है।)

घ। क्वांटम भाषा

OpenQASM (ओपन क्वांटम असेंबलर लैंग्वेज [25], जिसे हम बस QASM कह सकते हैं) एक क्वांटम लैंग्वेज है, जो क्लासिक कंप्यूटरों पर असेंबलर के समान वास्तविक क्वांटम डिवाइस के लिए निर्देश प्रदान करती है। QASM सिंटैक्स का आधार है

$\ ग्रंथों {गेट क्वेट}$ जहाँ

$\ textf {गेट}$ क्वांटम गेट का संचालन सेट करता है, और

$\ textf {qubit}$ - क़ुर्बानी। QISKM का स्कीमा से QASM कोड जनरेट करने का एक कार्य है। उपरोक्त यादृच्छिक संख्या योजना में, हम एक पंक्ति जोड़ सकते हैं।

 print(qcircuit.qasm())

नीचे दिखाए गए सर्किट के लिए QASM कोड प्राप्त करने के लिए अंत में:

 OPENQASM 2.0; include ”qelib1.inc”; qreg q0[1]; creg c0[1]; h q0[0]; measure q0[0] −> c0[0];

लिस्टिंग 5. एक यादृच्छिक संख्या जनरेटर के लिए OpenQASM कोड।प्रत्येक QASM फ़ाइल में पहली दो पंक्तियाँ शामिल हैं। लाइन 3 (4) एक क्वांटम (शास्त्रीय) रजिस्टर बनाता है, और 5 और 6 लाइनें सर्किट के लिए निर्देश देती हैं। OpenQASM में, आप इन जैसे छोटे सर्किट लिख सकते हैं, लेकिन बड़े सर्किट के लिए, क्वांटम कंप्यूटर की मुफ्त और कुशल प्रोग्रामिंग के लिए QISKit में टूल का उपयोग करना बेहतर है।

ई। क्वांटम हार्डवेयर

क्वाज़िट द्वारा समर्थित क्वांटम बैकेंड्स के लिए भारी मात्रा में प्रलेखन है। इन उपकरणों में IBMQX2 (5 qubits), IBMQX4 (5 qubits), IBMQX5 (16 qubits), और QS1_1 (20 qubits, केवल IBM Q नेटवर्क के सदस्यों के लिए उपलब्ध) शामिल हैं। GitHub पर सभी के लिए प्रलेखन उपलब्ध है। हम खंड III बी में IBMQX5 पर करीब से नज़र डालेंगे, जिसकी टोपोलॉजी चित्र 3 में दिखाई गई है।

च।

IBM , . , 12 , , 25 . , III D.

चित्रा 3. IBMQX5 की योजनाबद्ध टोपोलॉजी, [30] से ली गई है। दिशात्मक तीर उलझाव के अवसरों का संकेत देते हैं। उदाहरण के लिए, हम एक ऑपरेशन (QASM में) कर सकते हैं

$\textsf{cx Q1, Q2}$ , लेकिन एक ऑपरेशन नहीं

$\textsf{cx Q2, Q1}$ । उत्तरार्द्ध करने के लिए, कंपाइलर निर्देश को समतुल्य फाटकों में बदल देता है जो टोपोलॉजी और फाटकों के सेट में चलते हैं।

ProjectQ

C. ProjectQ

ProjectQ — IBM, . ProjectQ Thomas Häner Damien S. Steiger Matthias Troyer ETH Zurich, .

एक।

ProjectQ Python (2.7 3.4+). .

$\textsf{pip}$ :

 python −m pip install −−user projectq

( ). :

 git clone https://github.com/ProjectQ−Framework/ProjectQ cd projectq python −m pip install −−user

, , . ProjectQ GitHub.

ख।

ProjectQ . , . - ( , ). — / , . [18, 19] , , - .

सी।

ProjectQ , . ProjectQ ( ProjectQ), — / . , :

 # random number generator circuit in ProjectQ from projectq import MainEngine import projectq.ops as ops eng = MainEngine() qbits = eng.allocate_qureg(1) ops.H | qbits[0] ops.Measure | qbits[0] eng.flush() print(int(qbits[0]))

6. ProjectQ .2 , 3 . 5 (engine)

$\textsf{MainEngine}$ , 6 . 8 9 : 0, . « » . —

$\textsf{operation | qubit}$ ,

$H|0>$ , . , /. pyQuil QISKit, ProjectQ . ,

$\textsf{qbits[0]}$ 9, ,

$\textsf{int}$ , 12.

घ।

, ProjectQ . ProjectQ IBM, OpenQASM: IBM.

e.

ProjectQ . , IBM ProjectQ.

f.

ProjectQ , C++, , , Python. , ProjectQ

$\textsf{ClassicalSimulator}$ (stabilizer circuits), . . , , , CNOT [26]. , , , , . ,

$\textsf{C++ Simulator}$ ।

$\textsf{C++ Simulator}$ ProjectQ . [23]() (, ), 26 5 , 28 20 — . [III D]() 6.

h. ProjectQ

ProjectQ , , . , pyQuil ProjectQ [27], Microsoft QDK Thomas Häner Damian Steiger ETH Zurich [28], . ( , , QDK ProjectQ C++, .)

क्वांटम विकास किट

D. Quantum Development Kit

Rigetti IBM, Microsoft . [29] , , , . , Microsoft , Quantum Development Kit (QDK), , . , QDK «-» Q#, Visual Studio Visual Studio Code 30 . 2018 , -, MacOS, Windows Linux.

एक।

, Visual Studio Code , . ( VS Code, Visual Studio . - - , , VS Code.) , QDK , Bash:

 dotnet new −i "Microsoft.Quantum.ProjectTemplates::0.2 −*"

QDK GitHub ( , QDK), :

 git clone https://github.com/Microsoft/Quantum.git cd Quantum code

ख।

— Q#, - , , , Q# . ; , .

सी।

Q# . C#: , Python, , C#. , :

 // random number generator circuit in QDK operation random (count: Int, initial: Result) : (Int, Int) { body { mutable numOnes = 0; using ( qubits = Qubit[1]) { for (test in 1..count) { Set(initial, qubits[0]); H(qubits[0]); let res = M(qubits[0]); // count the number of ones if (res == One) { set numOnes = numOnes + 1; } } Set(Zero, qubits[0]); } // return statistics return (count − numOnes, numOnes); } }

7. Q# ., , /, , . . , , , . —

$\textsf{.qs}$ Q#,

$\textsf{Driver.cs}$

$\textsf{.qs}$ ,

$\textsf{.csproj}$ , . , 65 . -, , «Quickstart» ., QDK , . , —

$(a + b)$ , . QDK , , ( C , , , , .

घ। /

, QDK . Q# / .

e.

QDK , 30 . , QDK ProjectQ, , ProjectQ. ( III D.) Azure , 40 . QDK , ., QDK (trace simulator), , , , . , . , . , , - , . . . - QDK.

तृतीय। तुलना

इस खंड में बाद में, जब प्रत्येक प्लेटफ़ॉर्म की मूल बातों पर विचार किया गया था, हम प्रत्येक अतिरिक्त विशेषताओं की तुलना करेंगे, जिसमें पुस्तकालय, क्वांटम उपकरण और क्वांटम संकलक स्तर पर समर्थन शामिल है। हम प्रत्येक प्लेटफ़ॉर्म की कुछ उल्लेखनीय और उपयोगी विशेषताओं को भी सूचीबद्ध करेंगे।

पुस्तकालय समर्थन

« » ( ) (,

$\textsf{language.DoQuantumFourierTransform (...)}$ )। . , , 4., , , . , , , ., pyQuil, QISKit QDK . ProjectQ FermiLib, FermiLib, OpenFermion, . , , , ProjectQ. Microsoft QDK , , . , QDK , , QDK, . QISKit .

B.

pyQuil QISKit, . , — — « ». ( ), , / . , , --. IBMQX5 Agave, . - .

एक। IBMQX5

IBMQX5 — 16- ( 3). (T2)

$31 \pm 5$ 0- , —

$89 \pm 17$ 15- . 80 10 .

$\textsf{CNOT}$ - , 170-

$\textsf{cx q[6], q[7]}$ 348

$\textsf{cx q[3], q[14]}$ । 99,5% ( = 1 — ). - 94,9% . 12,4% 6%. [30]., , IBM , , . Agave Rigetti, -, , . , .

ख। Agave

Agave 8 (transmon) , 2. (T2) 9,2 1- , 15,52 2- . Controlled-

$Z$ 118 195 . 96,2% ( , = 1 — ) 93,2%. - 87% - . . - pyQuil.

Algorithm	pyQuil	QISKit	ProjectQ	QDK
Random Number Generator	(T)	(T)	(T)	(T)
Teleportation	(T)	(T)	(T)	(T)
Swap Test	(T)
Deutsch-Jozsa	(T)	(T)		(T)
Grover's Algorithm	(T)	(T)	(T)	(B)
Quantum Fourier Transform	(T)	(T)	(B)	(B)
Shor's Algorithm			(T)	(D)
Bernstein Vazirani	(T)	(T)		(T)
Phase Estimation	(T)	(T)		(B)
Optimization/QAOA	(T)	(T)
Simon's Algorithm	(T)	(T)
Variational Quantum Eigensolver	(T)	(T)	(P)
Amplitude Amplification	(T)			(B)
Quantum Walk		(T)
Ising Solver	(T)			(T)
Quantum Gradient Descent	(T)
Five Qubit Code				(B)
Repetition Code		(T)
Steane Code				(B)
Draper Adder			(T)	(D)
Beauregard Adder			(T)	(D)
Arithmetic			(B)	(D)
Fermion Transforms	(T)	(T)	(P)
Trotter Simulation				(D)
Electronic Structure (FCI, MP2, HF, etc.)			(P)
Process Tomography	(T)	(T)		(D)
Meyer-Penny Game	(D)
Vaidman Detection Test		(T)
Battleships Game		(T)
Emoji Game		(T)
Counterfeit Coin Game		(T)

4. , . « » (T), (D), (B) (P).

C.

, , , . / . — , , . QISKit Rigetti, .IBMQX5

$u_1$ ।

$u_2$ ।

$u_3$ और

$\textsf{CNOT}$ जहाँ

$u_1$

$R_z(θ)$ ,

$u_2$ और

$u_3$ —

$R_x (\pi / 2)$

, .

जहाँ

$X$ और

$Z$ — . IBM

$R_{z}(θ)$ « », , . ,

$z$ ,

$z$ () , .IBMQX5 3. ,

$\textsf{CNOT}$ ,

$\textsf{CNOT}$

$\textsf{CNOT}$ QISKit, , , QISKit CNOT, . QISKit , , .8- Agave Rigetti

$R_x(k\pi / 2)$

$k \in \mathbb{Z}$ ।

$R_z (θ)$ Controlled-

$Z$ । , , Controlled-

$Z$ (

$\textsf{CZ}$ )

Agave 2. QISKit, pyQuil ( )., , 5. , pyQuil, Agave, QISKit — IBMQX5. , QISKit (. . ), pyQuil. , - . , IBMQX5 , , pyQuil, . , ( ) - - (, , [32]), . [46], .

5. ( ), pyQuil 8- Agave Rigetti ( ) , QISKit IBM IBMQX5 16- . , Agave, 0, 1 2 ( 2), , IBMQX5, 0, 1 2. ,

$H$ ,

$R_x$

$R_z$ .

$\textsf{CNOT}$ IBMQX5, Agave — pyQuil

$\textsf{CNOT}$ Controlled-

$Z$ . ProjectQ.

D.

, . , , (. . ) . , , , , , . . QISKit , C++, ProjectQ , B . QVM pyQuil.

एक। pyQuil

Rigetti, Quantum Virtual Machine (QVM), , . , API. API 30- , . 16- 10 2,61 . 23 10 56,33 , , QVM API. - - , QVM , QVM , ProjectQ QISKit.QVM . , . , , . Noise and Quantum Computation pyQuil.

ख। QISKit

QISKit , :

गेट-लेवल क्वांटम सॉफ्टवेयर प्लेटफॉर्म का अवलोकन और तुलना

सामग्री

I. परिचय

द्वितीय। सॉफ्टवेयर प्लेटफॉर्म

ए। PyQuil

एक। आवश्यकताएँ और स्थापना

ख। प्रलेखन और ट्यूटोरियल

सी। वाक्य-विन्यास

घ। क्वांटम भाषा

च। क्वांटम हार्डवेयर

जी। सिम्युलेटर

बी। Qiosit

एक। आवश्यकताएँ और स्थापना

ख। प्रलेखन और प्रशिक्षण सामग्री

सी। वाक्य-विन्यास

घ। क्वांटम भाषा

ई। क्वांटम हार्डवेयर

च।

C. ProjectQ

एक।

ख।

सी।

घ।

e.

f.

h. ProjectQ

D. Quantum Development Kit

एक।

ख।

सी।

घ। /

e.

तृतीय। तुलना

पुस्तकालय समर्थन

B.

एक। IBMQX5

ख। Agave

C.

D.

एक। pyQuil

ख। QISKit

एक। ProjectQ

E.

IV.

A.

एक। Strawberry Fields

ख। IonQ

सी। D-Wave Systems

B.

C. :

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