量子技術發展的一小步：Google AI推出開源框架Cirq

最新 07-24

今年 2 月，在一個量子計算會議（Quantum Computing for Business）上，量子霸權概念提出者 John Preskill 認為，人類在即將實現 50-100 量子比特的中型量子計算機後，便可將其應用於探索更多現有經典計算機無法進行但更具開拓性的研究領域，也意為著人類即將進入一個量子技術發展的關鍵新時代。他稱其為 NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum，嘈雜中型量子）時代。

現在，隨著 NISQ 計算機的推出，開發出能理解這些機器的演算法也變得越來越重要。

近日，Google AI 的量子團隊宣布開源了用於 NISQ 計算機的 Cirq 量子計算框架。需要指出的是，該框架尚未在真正的量子計算機上運行，只是支持在模擬器上運行演算法，不過還是有望為量子計算機發揮作用。

「Cirq 專註於短期問題，幫助研究人員了解 NISQ 量子計算機是否能夠解決具有實際重要性的計算問題。」Google AI 的成員在博客中這樣寫道。

Cirq 框架通過 Apache 2 獲得許可，可以在任何商業或開源軟體包中進行修改或嵌入。

安裝過後，Cirq 能為特定的量子處理器編寫量子演算法。Cirq 能使用戶對量子電路進行準確控制，為了編寫和編譯這些量子電路，數據結構是經過優化的，從而使用戶能夠充分利用 NISQ 架構。

他們還發布了 OpenFermion-Cirq，OpenFermion 是一個解決化學問題的量子演算法平台，OpenFermion-Cirq 則是一個開源庫，它將量子模擬演算法編譯成 Cirq。該庫可用於輕鬆構建量子變分演算法，以模擬分子和複雜材料的特性。

不過如果要實現其全部價值，量子計算還需要強大的跨行業協作。以下為早期測試人員產生的 Cirq 工作的一些示例：

Zapata 計算：一個量子自動編碼器的模擬；

Quantum Benchmark：整合 True-Q 工具，以評估和擴展硬體功能；

海森堡量子模擬：模擬安德森模型；

劍橋量子計算：專用量子編譯器的集成 t|ket>；

NASA：基於 QAOA 時間規劃的架構感知編譯器和量子計算機模擬器。