Trải nghiệm lượng tử: Phần mềm lượng tử này là gì và nó dùng để làm gì

Nếu bạn hứng thú với ý tưởng mày mò với máy tính lượng tử mà không cần ra khỏi nhà, thì đề xuất của IBM chính là điều bạn đang chờ đợi. Với "Trải nghiệm Lượng tử IBM", bạn có thể truy cập bộ xử lý lượng tử thực tế và các trình mô phỏng trực tuyến miễn phí để tìm hiểu, thiết kế và vận hành mạch lượng tử. Trải nghiệm đám mây này đã mở ra một cánh cửa mà trước đây chỉ dành cho một số ít nhà nghiên cứu: ngày nay, bất kỳ ai cũng có thể thử nghiệm... qubit, cổng logic và thuật toán lượng tử từ trình duyệt.

Đây không phải là phép thuật hay khoa học viễn tưởng: đây là một nền tảng giáo dục và thử nghiệm rất hoàn chỉnh, kết hợp trình soạn thảo mạch trực quan với các công cụ và trình mô phỏng dạng văn bản. Mục tiêu? Để hiểu cách lập trình một QPU, tối ưu hóa mạch của bạn và, bất cứ khi nào bạn muốn, chạy chúng trên thiết bị IBM 5 hoặc 16 qubit (chẳng hạn như QX2, QX4 hoặc QX5 lịch sử). Điểm hấp dẫn nằm ở việc nhìn thấy sự khác biệt giữa thế giới lý tưởng của trình mô phỏng và thế giới phần cứng thực tế, nơi sự mất kết hợp và lỗi họ ra lệnh.

IBM Quantum Experience là gì và dùng để làm gì?

IBM Quantum Experience (thường được viết tắt là IBM QE) là một nền tảng đám mây được hỗ trợ bởi IBM Cloud, cung cấp quyền truy cập được kiểm soát vào bộ xử lý lượng tử siêu dẫn và các trình mô phỏng độ trung thực cao. Với nó, bạn có thể học những kiến thức cơ bản, xây dựng mạch, kiểm tra thuật toán và triển khai các thí nghiệm thực tế trên các máy vật lý đặt tại các trung tâm của IBM, chẳng hạn như Trung tâm Nghiên cứu TJ Watson ở New York. Giá trị của nó nằm ở hai mặt: một mặt, nó dân chủ hóa việc học; mặt khác, nó đặt một băng ghế thử nghiệm vào tay sinh viên và các chuyên gia để đo lường tác động của tiếng ồn và Giới hạn của công nghệ NISQ.

Khi ra mắt công khai, bộ xử lý 5 qubit đã được cung cấp (chẳng hạn như IBM Q 5 Yorktown và IBM Q 5 Tenerife nổi tiếng) và khả năng truy cập vào thiết bị 16 qubit (IBM Q 16 Rueschlikon). Trước đó, cũng đã có một thiết bị 16 qubit (QX3) được phát hành theo các giai đoạn khác nhau. Quy trình thông thường là thiết kế và xác thực mạch của bạn trong trình mô phỏng và chỉ khi mạch được hoàn thiện, nó mới được gửi đến máy thật. Điều này rất quan trọng bởi vì, ngay cả khi trình mô phỏng luôn chính xác, việc thực thi vật lý vẫn bị ảnh hưởng. lỗi tăng theo độ sâu của mạch và những hạn chế về kết nối của phần cứng.

Cách lập trình: mạch lượng tử, không phải phần mềm cổ điển

Lập trình trong IBM QE được thực hiện bằng mô hình mạch cổng lượng tử. Thay vì các lệnh cấp cao từ ngôn ngữ cổ điển, bạn xâu chuỗi các cổng đơn vị lại với nhau, tạo thành một thanh ghi qubit. Không giống như các cổng logic thông thường (thường không thể đảo ngược, chẳng hạn như AND), cổng lượng tử có thể đảo ngược và đơn vị: số qubit đầu vào khớp với số qubit đầu ra, và sự tiến hóa bảo toàn thông tin. Cách tiếp cận này đòi hỏi một tư duy khác, nhưng nó giúp bạn hiểu tại sao các thuật toán lượng tử dựa vào sự chồng chập, sự giao thoa và sự vướng víu.

Trình soạn thảo trực quan của IBM (bộ soạn thảo lượng tử) trông giống như một khuông nhạc: bạn đặt các cổng đơn, nhị phân hoặc tam phân trên các dòng thời gian cho mỗi qubit. Ngoài chế độ đồ họa, Qiskit còn có tùy chọn văn bản, cho phép bạn mô tả mạch bằng mã, thêm phép đo, biên dịch với các nền tảng khác nhau và quản lý hàng đợi thực thi. Để bắt đầu thuận lợi, IBM cung cấp các hướng dẫn cơ bản và trình mô phỏng 5 qubit, và cộng đồng khuyến nghị các bài đọc giới thiệu và trình diễn về máy tính lượng tử giáo dục, hướng dẫn cách xây dựng bộ cộng, bộ trừ, bộ nhân, hoặc thậm chí là máy tính bỏ túi. bộ chia lượng tử đơn giản.

Windows 11 chuẩn bị chống lại các cuộc tấn công từ máy tính lượng tử

Từ logic cổ điển đến bộ cộng và bộ nhân lượng tử

Trong logic cổ điển, chúng ta định nghĩa các hàm với bảng chân lý và các cổng như AND, OR, XOR hoặc NOT. Trong logic lượng tử, mặc dù phong cách đã thay đổi, ý tưởng về việc kết hợp các phần tử cơ bản vẫn còn đó. Một ví dụ điển hình là bộ cộng ba bit: nếu bạn cộng q + q + q, kết quả sẽ chiếm hai bit đầu ra (hoặc qubit). Trong IBM QE, một mạch có thể được triển khai để thực hiện phép cộng này trên 5 qubit, với độ phức tạp tương tự như mạch tương đương cổ điển: các cổng như Toffoli (NOT điều khiển kép) và CNOT được sử dụng, cùng với phép đo đầu ra, để truyền bá các giá trị mang và thu được kết quả.

Có thể nâng cấp lên một cấp độ mới: phép nhân hai số hai bit (aa với bb) đòi hỏi phải xử lý tích riêng phần và phép nhớ. Trong IBM QE, có một mạch ví dụ thực hiện phép nhân này bằng 10 qubit, với phép gán kiểu (qqqq) là tích cuối cùng. Phép trừ được xử lý bằng cách lấy số trừ thành phần bù hai và áp dụng phép cộng; còn phép chia, có thể triển khai một sơ đồ lặp (ví dụ: với các phép lặp của Newton-Raphson (xấp xỉ nghịch đảo), luôn ghi nhớ rằng chi phí của cửa tăng lên và cùng với đó là tác động của tiếng ồn.

Cổng, ma trận và mảng phổ quát trong IBM QE

Mỗi cổng lượng tử là một ma trận đơn vị tác động lên vectơ biên độ của các qubit. Trong số các cổng đơn vị cơ bản nhất là các cổng tương ứng với ma trận Pauli: đồng nhất, X, Y và Z. Trong trình soạn thảo IBM, việc đặt "1" trong quá trình chuẩn bị thường được thực hiện với X (hoạt động như NOT). Cổng Hadamard (H) tạo ra các chồng chập có xác suất bằng nhau, và các cổng pha S, S†, T và T† quay các pha một cách có kiểm soát. Ngoài ra, còn có các phiên bản tham số như U1 (với một góc), U2 (với hai góc) và U3 (với ba tham số) để xây dựng các phép biến đổi tổng quát hơn. Với H, CNOT và T, bạn đã có bộ phổ quát để thể hiện bất kỳ mạch điện nào.

Rivian thu hồi hơn 24.000 chiếc R1S và R1T tại Hoa Kỳ do lỗi trợ lý

Cổng hai qubit, chẳng hạn như CNOT, được biểu diễn bằng ma trận 4x4 và rất cần thiết cho sự vướng víu. CNOT đảo ngược qubit mục tiêu khi qubit điều khiển ở trong 1; tương tự cổ điển của nó sẽ là một phép XOR có điều khiển. Trong số các cổng ba qubit, cổng Toffoli là cổng được ưa chuộng nhất, không chỉ áp dụng cho mục tiêu nếu cả hai điều khiển đều bằng 1. Cổng này được sử dụng rộng rãi trong số học và, trong một số bối cảnh nhất định, đủ để xây dựng chức năng phổ quát. IBM QE cung cấp cả hai cổng "chuẩn" này và các biến thể tham số của chúng, giúp việc thiết kế và tối ưu hóa các chương trình con.

Qubit, sự chồng chập và vai trò của phép đo

Một qubit có thể ở |0⟩, |1⟩, hoặc trong trạng thái chồng chập α|0⟩+β|1⟩, với biên độ phức tạp xác minh |α|²+|β|²=1. Sức mạnh của lượng tử nằm ở sự giao thoa: biên độ dương và âm kết hợp và có thể triệt tiêu lẫn nhau, điều này không tồn tại với các "probit" cổ điển chỉ xử lý các xác suất thực tế từ 0 đến 1. Điện toán lượng tử là đơn vị cho đến khi bạn đo lường: sau đó bạn thu gọn trạng thái thành một kết quả cổ điển với các xác suất được xác định bởi các biên độ. Trong IBM QE, bạn sẽ thấy sự khác biệt giữa trạng thái nội tại liên tục và thống kê các phép đo, điều này buộc bạn phải suy nghĩ về bộ sưu tập ảnh và trong biểu đồ kết quả.

Kết nối vật lý, lập bản đồ và “những cánh cửa vô hình”

Một khía cạnh rất thực tế: IBM QPU không có kết nối đầy đủ giữa tất cả các qubit, và CNOT thường mang tính định hướng. Ví dụ, trong QX2 (5 qubit), q có thể điều khiển q và q nhưng không nhất thiết ngược lại; trong QX5 (16 qubit), q điều khiển q hoặc q tùy thuộc vào cấu trúc vật lý. Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn vẽ một CNOT không được phép? Trình biên dịch sẽ tự động phân tích nó thành một chuỗi tương đương bằng cách sử dụng SWAP và CNOT theo các hướng hợp lệ. Điều này tạo ra các "cổng vô hình" mà bạn không thấy trong sơ đồ, nhưng lại được tính trong thực thi thực tế, làm tăng độ sâu và do đó lôi tích lũy.

Hậu quả: một mạch ngắn trong trình mô phỏng có thể trở nên dài hơn sau khi ánh xạ vào phần cứng. Do đó, việc viết lại và tối ưu hóa mạch là điều cần thiết để duy trì kết nối, giảm thiểu hoán đổi và sắp xếp lại các cổng. Có các phương pháp ánh xạ và tối ưu hóa giúp giảm độ sâu trong kiến trúc IBM QX và các kỹ thuật cụ thể để lắp mạch vào 5 qubit, tất cả đều có cùng một mục tiêu: cải thiện độ trung thực của việc thực hiện vật lý.

Máy mô phỏng so với máy thật: Tỷ lệ thành công và ví dụ của Grover

Trong trình mô phỏng, một thiết kế chính xác luôn hiệu quả. Trên QPU thực tế, sự mất kết hợp và các cổng bổ sung do ánh xạ làm giảm tỷ lệ trúng đích. Thông thường, các mạch 5 qubit cỡ trung bình sẽ thấy tỷ lệ đo lường chính xác giảm từ 100% được mô phỏng xuống dưới 60% trong phần cứng. Trong một ví dụ kinh điển, một mạch thuật toán Grover 5 qubit với tổng cộng khoảng 24 phép toán (bao gồm chuẩn bị, oracle, phát sóng và đọc) thường đạt được khoảng 65% thoát ra trên QPU khi trình mô phỏng cho thấy tỷ lệ thành công hoàn toàn. Trong các bài toán phức tạp hơn, chẳng hạn như phân tích thừa số cơ bản (ví dụ: 15 = 3×5) hoặc giải các hệ thống tuyến tính nhỏ, tỷ lệ thực tế có thể giảm xuống dưới 50%, hoặc thậm chí bằng không nếu mạch không được tối ưu hóa cao.

Bài học rút ra: Vật lý là quy luật. Việc chấp nhận sự khác biệt đó và tinh chỉnh mạch điện là một phần của việc học với IBM QE. Thiết kế có tính đến cấu trúc liên kết, giảm thiểu các cổng, sắp xếp lại các phép toán và áp dụng các kỹ thuật giảm thiểu có thể tạo nên sự khác biệt giữa một thí nghiệm không thành công và một thí nghiệm thành công. thống kê hữu ích.

Học tập và giảng dạy với IBM QE: Tài nguyên và trải nghiệm

Nền tảng này lý tưởng cho giáo viên vật lý lượng tử và học sinh, thậm chí cả học sinh trung học, những người muốn tìm hiểu sâu hơn về lý thuyết trên giấy. Nền tảng này cung cấp các tài nguyên giới thiệu, bài nói chuyện và hướng dẫn bao quát mọi thứ, từ kiến thức cơ bản về trình soạn thảo đến lập trình với Qiskit. Một ví dụ điển hình là loạt bài viết về lập trình thuật toán lượng tử với Qiskit do một nhóm tác giả xuất bản, giải thích từng bước cách chuyển đổi ý tưởng thành mạch và thực thi chúng trên IBM QE, hoàn hảo cho những người mới bắt đầu lập trình. Thiết bị IBM.

Các cuộc trình diễn "máy tính lượng tử" thực hiện các phép toán số học trên IBM QE cũng đang được lan truyền, rất hữu ích cho việc tìm hiểu cách xây dựng các bộ cộng và bộ nhân bằng Toffoli và CNOT. Và cũng không thiếu các buổi nói chuyện bổ ích về cách sử dụng compositor, vai trò của Qiskit, hoặc cách áp dụng các thuật toán sách giáo khoa vào thực tế với IBM Quantum. Sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành này đã được sử dụng trong các hội thảo và hội nghị để khơi dậy sự quan tâm và đưa điện toán lượng tử đến gần hơn với nhiều đối tượng khác nhau, từ các lớp học trung học đến nếm thử công nghệ với người lớn.

Khi nào thì việc sử dụng cơ học lượng tử là hợp lý: các vấn đề phức tạp

Hầu hết các tác vụ hàng ngày sẽ tiếp tục được xử lý bởi máy tính cổ điển. Kiến trúc của chúng rất vượt trội đối với các phép tính tuần tự và song song thông thường, và sẽ không có gì thay đổi điều đó trong ngắn hạn. Nhưng có những vấn đề mà mọi thứ trở nên thực sự phức tạp: những vấn đề có nhiều biến số tương tác với nhau theo những cách không hề đơn giản. Ví dụ, việc mô phỏng hành vi điện tử của các phân tử đòi hỏi phải xử lý một không gian trạng thái khổng lồ, vượt quá khả năng của ngay cả siêu máy tính. Đây chính là lúc các thuật toán lượng tử phát huy tác dụng, với khả năng tạo ra không gian tính toán đa chiều mô phỏng hệ thống vật lý.

Nhà nghiên cứu DeepSeek nhìn nhận tác động của AI với sự nghi ngờ

Một cách trực quan để nhìn nhận vấn đề: máy tính cổ điển tính toán cách một phân tử hoạt động; máy tính lượng tử có thể mô phỏng nó. Sự khác biệt này mở ra những hướng đi mới trong hóa học tính toán, thiết kế vật liệu và việc xác định các lĩnh vực vật lý mới, đồng thời giải thích tại sao chúng ta đang nói về "đám mây lượng tử" như một kỷ nguyên mới: người dùng thử nghiệm, các nhà khoa học học hỏi từ kết quả của họ, và từng bước một, các bước lặp lại hướng tới các bộ xử lý lớn hơn, với dự báo cho các thiết bị từ 50 đến 100 qubit trong vòng một thập kỷ, luôn luôn với sắc thái riêng mà những con số này phụ thuộc vào. hiệu chuẩn và tiếng ồn.

Liệu 5 qubit có đủ để kiểm tra một thuật toán không?

Trước hết, đúng vậy: năm qubit cung cấp rất nhiều phạm vi cho việc học tập, xây dựng cổng, cho Grover ở kích thước nhỏ, cho việc thử nghiệm với các bộ cộng và chương trình con số học, và để so sánh với các phiên bản cổ điển. Điều thú vị không phải là "giải quyết" các vấn đề lớn, mà là hiểu được cơ chế của lập trình lượng tử, đo lường kết quả và quan sát cách nhiễu ảnh hưởng đến các cấu trúc khác nhau. Với năm qubit thực, bạn sẽ khám phá ra rằng một mạch trông rất tuyệt vời trong trình mô phỏng sẽ bị suy giảm khi lập bản đồ, và đó chính là lúc kỹ năng... tối ưu hóa và giảm thiểu lỗi.

Nếu mục tiêu của bạn là so sánh hiệu suất lượng tử với hiệu suất cổ điển một cách nghiêm túc, bạn sẽ chủ yếu sử dụng máy mô phỏng (yên tĩnh và ồn ào) Để mở rộng quy mô qubit, bạn sẽ phải dành phần cứng thực tế cho các nguyên mẫu và bằng chứng khái niệm. Đây là một hướng đi tự nhiên cho người mới bắt đầu: làm chủ trình mô phỏng, xác thực, rồi thử thách bản thân với thiết bị vật lý để tận mắt chứng kiến sự mất kết hợp "nặng nề" như thế nào.

Truy cập, định dạng và bối cảnh: từ web đến các sự kiện

IBM QE được truy cập thông qua IBM Cloud và hoạt động trên máy tính hoặc thiết bị di động có kết nối internet. Trên trang web của IBM, bạn có thể tìm thấy trình soạn thảo, trình mô phỏng và cổng kết nối phần cứng. Nền tảng này đã được trình bày và giải thích trong các video trình diễn và các buổi hội thảo công khai, với các ví dụ sử dụng thực tế và hướng dẫn chi tiết về nhiều loại thí nghiệm có sẵn. Nền tảng này cũng đã được sử dụng tại các hội nghị và buổi đào tạo, bao gồm các buổi hội thảo theo lịch trình. 2:00 chiều tại khu thương mại Chamartín (Madrid) với các ngày như 2025-12-08 09:30, phản ánh sự quan tâm ngày càng tăng trong việc đưa vật lý lượng tử đến gần hơn với doanh nghiệp và học viện.

IBM đang nói gì: Hướng tới máy tính lượng tử phổ quát

Hệ sinh thái phần mềm lượng tử và các nền tảng liên quan

Ngoài IBM QE, còn có một hệ sinh thái các công cụ và khuôn khổ sẽ giúp bạn học, thiết kế và thực thi các thuật toán lượng tử, cũng như mô phỏng và giảm thiểu lỗi. Dưới đây là tổng quan rộng và thực tế về các tùy chọn đáng chú ý nhất:

Bộ phát triển lượng tử của Microsoft (Q#): Ngôn ngữ Q#, tích hợp với Visual Studio, trình mô phỏng cục bộ và Azure, cùng các thư viện để xây dựng thuật toán.
Trải nghiệm lượng tử IBM + Qiskit: Truy cập web vào QPU 5 qubit, trình soạn thảo đồ họa, trình mô phỏng và API phần mềm (Qiskit) để lập trình và thực thi.
Rigetti Forest và QCS: Ngôn ngữ Quil, pyQuil, thư viện Grove và trình mô phỏng QVM; QCS cung cấp môi trường cổ điển cùng với phần cứng Rigetti.
CAS–Alibaba: Truy cập trực tuyến vào phần cứng siêu dẫn (12 qubit), nguyên mẫu quang học “Jiuzhang” và thiết bị tương lai, với GUI để thiết kế và tải xuống kết quả.
Dự ánQ: Khung Python dịch chương trình sang nhiều nền tảng khác nhau, bao gồm IBM QE; bao gồm FermiLib cho các vấn đề fermionic.
Vòng tròn: thư viện của Google cho các mạch NISQ nhiễu, với OpenFermion-Cirq cho hóa học; trạng thái alpha nhưng rất hữu ích cho tạo mẫu.
CirqProjectQ: cầu nối giữa ProjectQ và Cirq: chuyển đổi các thuật toán và cổng phân tích thành Xmon gốc.
PennyLane và Strawberry Fields (Xanadu): PennyLane dành cho máy học lượng tử và lai, với các plugin cho Qiskit và ProjectQ; Strawberry Fields dành cho mạch quang tử biến thiên liên tục.
Q-CTRL Mở các điều khiển: Gói Python với các giao thức điều khiển chống lỗi, sẵn sàng triển khai trên phần cứng hoặc sản phẩm Q-CTRL.
Trình mô phỏng lượng tử Intel: Bộ mô phỏng hiệu suất cao (trước đây là qHiPSTER) dành cho cổng 1 và 2 qubit, có khả năng vượt quá 40 qubit trong mô phỏng phân tán.
Mitiq: Bộ công cụ giảm thiểu lỗi cho NISQ, hỗ trợ Qiskit, Cirq, PyQuil và các công cụ khác thông qua OpenQASM.
Bộ BQS: Tối ưu hóa trình biên dịch giúp giảm độ sâu của mạch, tập trung vào việc vượt trội hơn các trình biên dịch thông thường trong một số tác vụ nhất định.
Mạch QC: Thư viện Python giáo dục để mô phỏng các mạch nhỏ với tenxơ loại (d,0) và (d,d).
Diêu (Julia): Khung mở rộng và hiệu quả với lập trình chung và có thể phân biệt được; hiệu suất tuyệt vời trên 5–25 qubit.
Silq: Ngôn ngữ cấp cao từ ETH Zurich, có tính năng tính toán thời gian tự động; hiện đang chạy trên trình mô phỏng riêng.
Paddle Quantum (Baidu): bộ công cụ học máy lượng tử được tích hợp với hệ sinh thái học sâu của Baidu.
Tequila: Kiến trúc học tập và thông tin lượng tử có thể mở rộng; tương thích với Qulacs, Qiskit, Cirq và PyQuil.
Qulacs: Mô phỏng cực nhanh bằng C/C++/Python cho các mạch lớn, có nhiễu hoặc tham số, với hiệu suất hàng đầu.
staq: Thư viện C++17 để tổng hợp, chuyển đổi và biên dịch mạch; hỗ trợ openQASM, Quil, ProjectQ, Q# và Cirq.
Bayesforge: Hình ảnh Linux với ML (TensorFlow, PyTorch) và các khuôn khổ lượng tử (D‑Wave, Rigetti, IBM, Cirq), cùng với Jupyter trong Python, R và Octave.
Blueqat: Khung Python dành cho cơ học lượng tử phổ quát, với các thuật toán và chương trình phụ trợ CUDA như VQE và QAOA sẵn sàng sử dụng.
Nghiên cứu lập trình lượng tử: Giao diện người dùng đồ họa web để xây dựng mạch, xuất sang nhiều ngôn ngữ và chạy trên Rigetti QCS và IBM Qiskit.
Atos/SFTC QLaaS: truy cập đám mây vào trình mô phỏng Atos Quantum Learning Machine (tối đa 38 qubit) với các mô hình tiếng ồn.
QUI (Đại học Melbourne): Môi trường kéo và thả với khả năng trực quan hóa trạng thái (hình cầu Bloch, bảng và đồ thị), lên đến ~5 qubit.
Quirky: Trình mô phỏng trong trình duyệt với phản hồi tức thì, lý tưởng cho thử nghiệm quy mô nhỏ (lên đến 16 qubit).
Qibo: API Python cấp cao (Qilimanjaro) dành cho nhiều chương trình phụ trợ khác nhau (IBM, Rigetti, VQMlite), vẫn đang trong giai đoạn Alpha.
Nhiệm vụ: Bộ công cụ C dành cho mô phỏng chính xác phân tán, đa luồng và tăng tốc GPU; hỗ trợ trạng thái thuần túy và trạng thái hỗn hợp có tính mất tính kết hợp.
XACC: khung tăng tốc lượng tử như một bộ đồng xử lý trong quy trình làm việc HPC; hỗ trợ IBM, Rigetti và D-Wave cũng như các trình mô phỏng.
Lượng tử++: Thư viện C++11 mục đích chung, chỉ có tiêu đề, để mô phỏng các quá trình lượng tử tùy ý với hiệu suất cao.
Quantum Inspire (QuTech): Nền tảng giáo dục với trình soạn thảo QASM, sơ đồ mạch và mô phỏng tới 37 qubit trên siêu máy tính quốc gia Hà Lan; tích hợp Qiskit.
QUCAT: Phân tích mạch siêu dẫn với các tiếp giáp Josephson; tính toán các chế độ, tổn thất và Hamilton có thể xuất sang QuTiP.
QuTiP: Bộ công cụ hệ thống nguồn mở bằng Python (NumPy, SciPy, Cython) được sử dụng rộng rãi trong quang học, ion và mạch siêu dẫn.
OpenFermion: Gói mở cho hóa học lượng tử; tạo và biên dịch các mô tả vật lý có thể thực thi trên nhiều phần cứng và khuôn khổ khác nhau.
Lượng tử TensorFlow: Thư viện Google dành cho các mô hình lượng tử-cổ điển lai được tích hợp với API Cirq và TensorFlow.
Người châm biếm: Ngôn ngữ chức năng (lấy cảm hứng từ Haskell) để mô tả mạch ở cấp độ cao với các thư viện dành cho số học, QFT, v.v.
QX (QuTech): trình mô phỏng phổ thông có ngôn ngữ lắp ráp lượng tử riêng (Mã lượng tử) để mô tả và thực thi mạch.
Vườn thú thuật toán lượng tử: danh mục các thuật toán có ước tính gia tốc và tài liệu tham khảo để nghiên cứu thêm.
ScaffCC: Trình biên dịch cho ngôn ngữ Scaffold dựa trên LLVM; tạo QASM, áp dụng sửa lỗi và tạo ra số liệu.
TriQ: Nền tảng giàn giáo ánh xạ các cổng tới phần cứng thực, tối ưu hóa vị trí và kết nối, đồng thời giảm thông tin.
qbsolv (Sóng D): chia các QUBO lớn thành các bài toán con phù hợp với cấu trúc D‑Wave, với tùy chọn giải pháp cổ điển (tìm kiếm tabu).
Sân chơi máy tính lượng tử: Thử nghiệm WebGL với IDE đơn giản, hình ảnh 3D và mô phỏng hiệu quả lên đến ~22 qubit, với Grover và Shor.
Microsoft LIQUi⟩: Kiến trúc và công cụ mô phỏng/lập trình lượng tử kèm hướng dẫn cài đặt và sử dụng thực tế.
Đám mây lượng tử (Đại học Bristol): truy cập vào chip quang tử bốn qubit qua web, với trình mô phỏng mở và mã thông báo phần cứng.
Raytheon BBN (Qlab, PySimulator, PyQLab): khuôn khổ để kiểm soát và mô phỏng các hệ thống siêu dẫn, với ngôn ngữ QGL cho các xung.

Google AI Studio là gì và dùng để làm gì?

Mẹo và phương pháp hay nhất để thử nghiệm với IBM QE

Bắt đầu với trình mô phỏng không nhiễu và xác thực logic. Sau đó, kích hoạt các mô hình nhiễu để ước tính độ chính xác. Khi chuyển sang phần cứng, hãy chú ý đến kết nối: hoán đổi các qubit logic để tránh hoán đổi, nhóm các cổng chuyển đổi và giảm các U3 bị xâu chuỗi bằng phiên bản tham số hóa tương đương của chúng. Nếu xuất hiện nhiều "cổng vô hình", hãy viết lại các mạch con để tìm các đường dẫn tương thích với cấu trúc liên kết. Và, bất cứ khi nào có thể, hãy đo lường ở cuối và tái sử dụng các qubit đã được giải phóng để giảm thiểu chiều rộng khúc gỗ.

Đối với các thuật toán chủ lực (như Grover trên 3–5 qubit), hãy lập kế hoạch cho độ sâu: thường sẽ hiệu quả hơn nếu áp dụng ít lần lặp hơn để cải thiện xác suất trúng đích tổng thể với nhiễu. Trong số học, hãy ưu tiên các cấu trúc làm giảm số lượng Toffoli và CNOT; mỗi đơn vị được tiết kiệm đều quý giá khi bạn theo đuổi độ trung thực. Cuối cùng, đừng quên rằng hậu xử lý thống kê tốt (và các kỹ thuật giảm thiểu như Mitiq cung cấp) có thể làm tăng giá trị của các thí nghiệm mà không làm thay đổi phần cứng cơ bản.