量子計算機要來，微軟將公布全新語言和模擬器

近日微軟公司宣稱將開始下一個大動作：量子計算機。今年年底，微軟公司計劃公布一種全新的量子計算機語言，以及一種量子計算機模擬器。藉助這些新技術，研發人員將能夠研發和測試執行量子運算的量子程序。

（原標題：Microsoft makes play for next wave of computing with quantum computing toolkit）

量子運算使用了疊加和糾纏等量子特徵執行運算。傳統數字計算機由二進位數字構成（0或1），而量子計算機是由量子比特構成。量子比特在某種程度上能夠同時代表0和1（也就是所謂的量子疊加）。量子比特代表多重數值的能力讓量子計算機的運算能力遠超過傳統計算機。

傳統計算機由邏輯閘構建，這種晶體管組合能夠以各種方式組合數字進行運算，但是這種構造對於編寫程序的人來說大部分是看不見的。程序和演算法並非按照邏輯閘進行編寫的，而是使用了更高水平的概念。目前的量子演算法在某種程度上對於電子工程師來說更熟悉，而非軟體工程師。因為量子演算法通常代表了量子迴路，而不是更常用的程序語言概念。

微軟公司的量子計算機語言為編程量子計算機提供了更讓人熟悉的樣式，它借用了C#、Python和F#語言基礎。研發人員仍然需要使用和了解量子邏輯閘以及它們的運作，但是他們仍然可以使用它們編寫程序。

量子計算機語言正逐漸融入到開發工具當中，這意味著它不僅支持色彩編碼，也支持調試等其它開發功能。由於量子計算機現在還相當罕見，因此微軟公司也計劃公布兩種量子模擬器版本，一種能夠在本地運行，一種能夠在Azure雲平台運行。這些模擬器將能夠運行量子程序，並且提供一些可比得上傳統開發工具的調試體驗。

從長期角度來說，微軟的野心是要在一台真正的量子計算機上運行量子程序，而且微軟正在致力於量子計算機的研發。微軟公司正在探索一種拓撲量子比特的研究。這是非常吸引人的，因為它們能夠幫助我們解決量子計算機常見的難題。量子態是非常微妙的，而且量子噪音會給運算帶來錯誤。但是拓撲量子比特能夠添加到演算法中修正這種噪音。

微軟公司在研發量子計算機和量子計算機程序的同時，也在探索一種所謂的量子抵抗加密演算法。這種演算法的設計是為了在傳統計算機上運行，但是即使是在大型量子計算機時代也能保護系統安全。但是將這些演算法研發出來，並且完成驗證後進行廣泛傳播還需要很多年。

幸運的是，量子計算機的時代很可能還需要許多年才會到來。現在，微軟公司正在為它的量子計算機預演做著準備。這場使用量子模擬器和量子編程語言的預演即將在年底之前進行。微軟公司還將公布教程和函數庫來幫助研發人員熟悉量子計算機。

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