Что такое квантовое программирование?

Квантовое программирование - это способ моделирования квантовых задач и алгоритмов в компьютерном пространстве с использованием одного из нескольких языков программирования, созданных для этой задачи. Хотя квантовое программирование опирается на компьютерное программирование, оно сделано с точки зрения ученого, а не программиста. Существуют обычные языки программирования, которые могут использоваться для этой цели, но они с трудом принимают команды квантовой физики, поэтому они могут быть громоздкими для этой цели. Алгоритмы могут потребовать много энергии для моделирования, поэтому компьютер, использующий этот язык, должен быть достаточно сильным, чтобы выполнить симуляцию без сбоев.

Исследователи и ученые обычно используют квантовые алгоритмы для решения проблем и для реальных приложений, но решение проблем на бумаге или с помощью калькулятора часто не так захватывающе, как моделирование. При квантовом программировании пользователь может ввести алгоритм, и компьютер покажет, что именно происходит, когда значения используются в реальном мире. Это может помочь с экспериментами и в создании продуктов, которые опираются на физику.

Внешне квантовое программирование может выглядеть как любой другой язык программирования, но есть несколько отличий, которые расширяют его для использования в квантовой физике. Например, есть команды, обычно не встречающиеся на других языках, которые помогают пользователям вводить квантовые алгоритмы. В отличие от других языков, которые могут создавать программы или заставлять компьютер выполнять множество различных действий, язык может только формировать симуляции. Некоторые общие теги, используемые в программировании, изменены, чтобы лучше соответствовать тегам и фразам, используемым в квантовой физике.

До квантового программирования появились языки программирования, которые могли частично выполнять эту роль, но было много проблем, которые мешали им быть популярными. С одной стороны, языки не были оптимизированы для квантовых алгоритмов. Другое основное отличие состоит в том, что измерения и значения должны быть компьютерными измерениями, такими как биты и пиксели, которые оказались громоздкими.

Некоторые небольшие и базовые квантовые алгоритмы требуют очень мало энергии для моделирования, но большинство симуляций, выполненных с помощью квантового программирования, требуют больше энергии и выделяют больше тепла, чем может выдержать большинство обычных компьютеров. Это означает, что обычно серверы необходимы для обработки алгоритма без сбоя компьютера. Компьютер также может нуждаться в обновленном охлаждении, чтобы гарантировать, что он не перегревается, хотя это в основном требуется людям, которые постоянно моделируют очень продвинутые алгоритмы.