量子編程

量子編程（Quantum programming）是匯編指令序列之行程，稱為量子程序，能夠在量子計算機上運行。量子編程語言使用高級結構化的形式以助表達量子演算法的計算。^[1]

量子指令集

量子指令集用於將更高級別的演算法轉換為可以在量子處理器上執行的物理指令。有時這些指令是特定於給定的硬體平台，例如離子阱或超導量子位元（英語：Superconducting quantum computing）。

cQASM

cQASM，^[2]也稱為通用QASM，是一種與硬體無關的QASM，可保證所有量子編譯以及仿真工具之間的互相操作性。它是由TUDelft的QCA實驗室所引入的。

Quil

Quil是一種用於量子計算的指令集架構，它首先引入了共享量子/經典的記憶模型。它是由"羅伯特·史密斯"(Robert Smith)、"邁克爾·柯蒂斯"(Michael Curtis)，與"威廉·曾"(William Zeng)在"實用量子指令集架構"(A Practical Quantum Instruction Set Architecture)一文中介紹的。^[3]許多量子算法（包括量子隱形傳態、量子誤差更正（英語：Quantum error correction）、模擬、^[4]^[5]以及優化演算法^[6]）需要共享記憶架構。

OpenQASM

OpenQASM^[7]是 IBM 引入用於Qiskit及IBM量子體驗平台（英語：IBM Quantum Experience）的中介表示。

Blackbird

Blackbird^[8]^[9]是哈納杜量子技術公司（英語：Xanadu Quantum Technologies）及史特貝利菲爾德公司(Strawberry Fields)使用的量子指令集與中介所表示的。Blackbird旨在表示可以於光子量子硬體上運行的連續可變（英語：Continuous-variable quantum information）量子程序。

量子編程語言

量子編程語言主要有兩類：命令式量子編程語言和函數式量子編程語言。

命令式編程語言

命令式語言最著名的代表是 QCL、^[10] LanQ^[11] 和 Q|SI>。^[12]

函數式語言

正在致力於開發用於量子計算的函數式編程語言。函數式編程語言非常適合進行程序推理。一些示例包括 Selinger 的 QPL^[13]、Haskell 類 Altenkirch 和 Graattage 的 QML 語言^[14]^[15]。高階量子編程語言，基於lambda演算，由 van Tonder^[16]、Selinger 和 Valiron^[17] 以及 Arrighi 和 Dowek^[18] 提出。

參見

註釋

^ Jarosław Adam Miszczak. High-level Structures in Quantum Computing. 2012. ISBN 9781608458516.
^ Bertels, K.; Almudever, C. G.; Hogaboam, J. W.; Ashraf, I.; Guerreschi, G. G.; Khammassi, N. cQASM v1.0: Towards a Common Quantum Assembly Language. 2018-05-24. arXiv:1805.09607v1  [quant-ph] （英語）.
^ Smith, Robert S.; Curtis, Michael J.; Zeng, William J. A Practical Quantum Instruction Set Architecture. 2016. arXiv:1608.03355  [quant-ph].
^ McClean, Jarrod R.; Romero, Jonathan; Babbush, Ryan; Aspuru-Guzik, Alán. The theory of variational hybrid quantum-classical algorithms. New Journal of Physics. 2016-02-04, 18 (2): 023023. Bibcode:2016NJPh...18b3023M. ISSN 1367-2630. S2CID 92988541. arXiv:1509.04279  . doi:10.1088/1367-2630/18/2/023023.
^ Rubin, Nicholas C.; Curtis, Michael J.; Zeng, William J. A Hybrid Classical/Quantum Approach for Large-Scale Studies of Quantum Systems with Density Matrix Embedding Theory. 2016. arXiv:1610.06910  [quant-ph].
^ Farhi, Edward; Goldstone, Jeffrey; Gutmann, Sam. A Quantum Approximate Optimization Algorithm. 2014. arXiv:1411.4028  [quant-ph].
^ qiskit-openqasm: OpenQASM specification, International Business Machines, 2017-07-04 [2017-07-06], （原始內容存檔於2017-04-02）
^ Blackbird Quantum Assembly Language — Blackbird 0.2.0 documentation. quantum-blackbird.readthedocs.io. [2019-06-24]. （原始內容存檔於2022-09-26）.
^ Weedbrook, Christian; Amy, Matthew; Bergholm, Ville; Quesada, Nicolás; Izaac, Josh; Killoran, Nathan. Strawberry Fields: A Software Platform for Photonic Quantum Computing. Quantum. 2019-03-11, 3: 129. S2CID 54763305. arXiv:1804.03159  . doi:10.22331/q-2019-03-11-129 （英國英語）.
^ Bernhard Omer. The QCL Programming Language. [2023-12-10]. （原始內容存檔於2003-10-08）.
^ Hynek Mlnařík. LanQ – a quantum imperative programming language. [2023-12-10]. （原始內容存檔於2016-05-20）.
^ Liu, Shusen; Zhou, li; Guan, Ji; He, Yang; Duan, Runyao; Ying, Mingsheng. Q|SI>: A Quantum Programming Language. Scientia Sinica Informationis. 2017-05-09, 47 (10): 1300. S2CID 9163705. arXiv:1710.09500  . doi:10.1360/N112017-00095.
^ Peter Selinger, "Towards a quantum programming language" （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Mathematical Structures in Computer Science 14(4):527-586, 2004.
^ Jonathan Grattage: QML Research （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (website)
^ T. Altenkirch, V. Belavkin, J. Grattage, A. Green, A. Sabry, J. K. Vizzotto, QML: A Functional Quantum Programming Language 網際網路檔案館的存檔，存檔日期2006-07-10. (website)
^ Andre van Tonder, "A Lambda Calculus for Quantum Computation", SIAM J. Comput., 33(5), 1109–1135. (27 pages), 2004. Also available from arXiv:quant-ph/0307150 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
^ Peter Selinger and Benoît Valiron, "A lambda calculus for quantum computation with classical control" （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Mathematical Structures in Computer Science 16(3):527-552, 2006.
^ Pablo Arrighi, Gilles Dowek, "Linear-algebraic lambda-calculus: higher-order, encodings and confluence" （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, 2006

延伸閱讀

Mingsheng, Ying. Foundations of quantum programming. Cambridge, MA. 2016. ISBN 978-0128025468. OCLC 945735387.

參閱

Quil (指令集架構)（英語：Quil (instruction set architecture)）
OpenQASM（英語：OpenQASM）

外部連結

Bibliography on Quantum Programming Languages （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (updated in May 2007)
5th International Workshop on Quantum Physics and Logic （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
4th International Workshop on Quantum Programming Languages （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
3rd International Workshop on Quantum Programming Languages （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
2nd International Workshop on Quantum Programming Languages （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
Quantum programming language （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） in Quantiki （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
QMASM documentation （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
pyQuil documentation （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） including Introduction to Quantum Computing （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
Scaffold Source （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
Curated list （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） of all open-source quantum software projects

Template:Emerging technologies

[1] Jarosław Adam Miszczak. High-level Structures in Quantum Computing. 2012. ISBN 9781608458516.

[2] Bertels, K.; Almudever, C. G.; Hogaboam, J. W.; Ashraf, I.; Guerreschi, G. G.; Khammassi, N. cQASM v1.0: Towards a Common Quantum Assembly Language. 2018-05-24. arXiv:1805.09607v1  [quant-ph] （英語）.

[3] Smith, Robert S.; Curtis, Michael J.; Zeng, William J. A Practical Quantum Instruction Set Architecture. 2016. arXiv:1608.03355  [quant-ph].

[4] McClean, Jarrod R.; Romero, Jonathan; Babbush, Ryan; Aspuru-Guzik, Alán. The theory of variational hybrid quantum-classical algorithms. New Journal of Physics. 2016-02-04, 18 (2): 023023. Bibcode:2016NJPh...18b3023M. ISSN 1367-2630. S2CID 92988541. arXiv:1509.04279  . doi:10.1088/1367-2630/18/2/023023.

[5] Rubin, Nicholas C.; Curtis, Michael J.; Zeng, William J. A Hybrid Classical/Quantum Approach for Large-Scale Studies of Quantum Systems with Density Matrix Embedding Theory. 2016. arXiv:1610.06910  [quant-ph].

[6] Farhi, Edward; Goldstone, Jeffrey; Gutmann, Sam. A Quantum Approximate Optimization Algorithm. 2014. arXiv:1411.4028  [quant-ph].

[7] qiskit-openqasm: OpenQASM specification, International Business Machines, 2017-07-04 [2017-07-06], （原始內容存檔於2017-04-02）

[8] Blackbird Quantum Assembly Language — Blackbird 0.2.0 documentation. quantum-blackbird.readthedocs.io. [2019-06-24]. （原始內容存檔於2022-09-26）.

[9] Weedbrook, Christian; Amy, Matthew; Bergholm, Ville; Quesada, Nicolás; Izaac, Josh; Killoran, Nathan. Strawberry Fields: A Software Platform for Photonic Quantum Computing. Quantum. 2019-03-11, 3: 129. S2CID 54763305. arXiv:1804.03159  . doi:10.22331/q-2019-03-11-129 （英國英語）.

[10] Bernhard Omer. The QCL Programming Language. [2023-12-10]. （原始內容存檔於2003-10-08）.

[11] Hynek Mlnařík. LanQ – a quantum imperative programming language. [2023-12-10]. （原始內容存檔於2016-05-20）.

[Liu-12] Liu, Shusen; Zhou, li; Guan, Ji; He, Yang; Duan, Runyao; Ying, Mingsheng. Q|SI>: A Quantum Programming Language. Scientia Sinica Informationis. 2017-05-09, 47 (10): 1300. S2CID 9163705. arXiv:1710.09500  . doi:10.1360/N112017-00095.

[qpl-13] Peter Selinger, "Towards a quantum programming language" （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Mathematical Structures in Computer Science 14(4):527-586, 2004.

[qml1-14] Jonathan Grattage: QML Research （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (website)

[qml2-15] T. Altenkirch, V. Belavkin, J. Grattage, A. Green, A. Sabry, J. K. Vizzotto, QML: A Functional Quantum Programming Language 網際網路檔案館的存檔，存檔日期2006-07-10. (website)

[16] Andre van Tonder, "A Lambda Calculus for Quantum Computation", SIAM J. Comput., 33(5), 1109–1135. (27 pages), 2004. Also available from arXiv:quant-ph/0307150 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）

[17] Peter Selinger and Benoît Valiron, "A lambda calculus for quantum computation with classical control" （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, Mathematical Structures in Computer Science 16(3):527-552, 2006.

[18] Pablo Arrighi, Gilles Dowek, "Linear-algebraic lambda-calculus: higher-order, encodings and confluence" （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, 2006

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]