百宝箱 | 为开发者打开量子计算的一扇窗，微软发布“量子开发工具包”

2017 年 12 月 15 日 微软丹棱街5号 Allison Linn

丹棱君有话说：量子计算，需要三个基本条件：提高运算速度的量子算法，确保计算可靠性的量子编码处理系统以及量子计算的物理系统。微软的核心研究方法是拓扑量子位的开发，拓扑量子位纠错过程被直接建立在量子位本身的物理机制中，这使得规模扩展和提供可靠结果变得更加容易。与其他量子系统相比，拓扑量子计算系统能用更少的量子位执行比常规计算机大几个数量级的运算。近日，微软正式发布了“量子开发工具包”免费预览版，其中的本地量子模拟器，能让开发者在自己的电脑上，进行量子代码调试和程序测试，模拟 30 个逻辑量子位的量子计算，探索量子计算的能力。

近日，微软发布了“量子开发工具包”的免费预览版本，其中包括专为量子计算开发的 Q# 编程语言、量子计算模拟器，以及能够帮助到量子程序开发者的其他资源。

在今年 9 月的 Ignite 大会上，微软首次公布了这套量子开发工具包，让所有有志于学习在量子计算机上进行编程的开发人员使用。这一工具包已深度整合到 Visual Studio 开发工具包，便于使用其它编程语言在 Visual Studio 上做开发的人员快速上手。这款工具包中的本地量子模拟器，在普通的笔记本电脑上能模拟大约 30 个逻辑量子位的量子计算，可以让开发人员在自己的计算机上利用小型实例进行量子代码调试和程序测试。对于需要大规模量子计算的开发者，微软同时提供了一个基于 Azure 的模拟器，可以模拟超过 40 个逻辑量子位的计算能力。利用这套工具包，开发人员创建的应用可立即在量子模拟器上运行。未来，不需要修改代码，这些应用将能够在微软正在开发的，能进行通用计算的拓扑量子计算机上运行。

拓扑量子计算

量子开发工具包是微软建立强大成熟的量子计算系统计划的重要组成部分，量子计算系统涵盖了从量子计算硬件到完整软件堆栈的各个方面，微软的研究人员还在开展量子计算领域的密码学和安全特性等有针对性的项目研究。

量子计算的一大挑战在于量子位非常“挑剔”，它们需要在非常低的温度下储存，否则可能会受到干扰和破坏。正因如此，大多数构建量子位的方法都需要大量的纠错，或者确保信息可靠传输的技术。

微软研究方法的核心是拓扑量子位的开发，微软的研究人员认为这是一类稳定可靠的量子位，能够为实用、可扩展的量子计算提供更好的基础。拓扑量子位的纠错过程被直接建立在量子位本身的物理机制中，这使得规模扩展和提供可靠结果变得更加容易。与其他量子系统相比，拓扑量子计算系统能用更少的量子位执行比常规计算机大几个数量级的运算。

探索量子计算的能力

量子计算机能够在数小时甚至几分钟内完成巨大的计算量，专家认为这将有助于应对世界上最棘手的挑战，比如全球粮食短缺或气候变化等。

量子计算机也有望催生人工智能等领域的重大进步。当前 AI 领域的许多突破都离不开机器学习，计算机科学家们借助量子计算模拟器，已经了解到如何为这种类型的 AI 研究创建量子算法，并从数据中识别出更细微的模式，以激发语音、视觉或语言识别等领域的长足进展。

微软负责量子研究的副总裁 Todd Holmdahl 指出，微软的使命是解决量子物理学难题，并提供“量子开发工具包”等工具给普通开发人员使用，希望这些工具能让更多的人探索量子计算的能力。

本文转自微信公众号：微软研究院 AI 头条。

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