【新智元導讀】微軟和谷歌聯合推出了一門在線互動課程《量子計算機編程》，課程面向初學者，介紹量子計算編程的基本概念，並教授如何利用微軟的Q#語言編寫簡單的量子演算法和代碼。課程在網頁瀏覽器中進行，無需開發環境。

對於一般人來講，「量子計算機」的概念可能已經讓人生畏了，更不用說用量子計算機編程了，但微軟認為自己能夠為更多的人了解量子計算提供更大的幫助。近日，微軟與谷歌母公司旗下X公司的Brilliant.org合作，聯合推出了一門關於量子計算在線公開課——《量子計算機編程》。

本課程從基本概念開始，首先介紹微軟的Q＃語言，教授如何編寫「簡單」的量子代碼，然後再進入真正複雜的場景，討論更複雜的問題。整個課程都可以通過網頁進行量子演算法的模擬（包括量子電路問題），無需開發環境。課程還提供了一個模擬器，可以驗證學習者的模擬和編程是否正確。

本課程學時不多，一共大約16到24小時。如果學習者覺得學著吃力，也沒必要非要全部學完整個課程。課程共分7章，Brilliant網站目前正限時免費提供前兩章的課程內容。

如果你對量子計算的概念很感興趣，或者想要確定自己是否為即將到來的量子計算浪潮做好準備，那麼嘗試這個上一下這門課程總沒有什麼壞處。

課程內容介紹

本課程主要目的是從頭開始利用瀏覽器模擬的量子計算機來構建量子演算法。

從現在課程網站已公布的課程信息來看，本課程共分為9部分，目前已公布7部分的概覽內容和結構，具體內容如下：

先修課程知識：線性代數和計算機科學基礎。這是進入量子計算機編程領域的必備知識。

第一章：概論，追溯量子加速的起源，然後熟悉量子比特及其精妙的結構。具體內容包括：量子計算的本質、電路計算、量子比特、黑盒謎題。

第二章：信息，利用門操縱量子態，構建通用量子計算機。內容包括信息與比特、量子態與量子門、超位置、布洛赫球面、糾纏等內容

第三章：電路，集成量子電路用於加密、超態信息存儲和量子通信

本章主要包括糾纏電路、量子加密、量子通信、量子態傳輸等內容。

第四章：基礎演算法，利用量子電路解決經典問題，探索實現量子加速的條件。

問題複雜度、量子並行等

第五章：Near-Term演算法，使用量子操作解決優化問題，模擬真實系統。

利用量子語言編碼計算優化問題，利用微軟的Q#語言對旋轉系統進行編程，控制nt量子計算機。

第六章：更多進階演算法，構建量子電路，解決搜索和分解質因數等問題（暫未開放）

第七章：物理量子比特，學習如何利用光，超導體和拓撲編織來構建量子比特（暫未開放）。

本課程前兩章內容免費開放學習，3-7章為付費內容。每章節各部分內容分概念介紹、模型原理概述和隨堂測驗，並提供測試答案和解釋，可隨時查看。

下面以第一章中「計算的本質」為例：課程首先介紹了量子計算的起源，將經典的「概率球」實驗以量子方式重現。然後引入量子間的干涉事件，來計算新的「量子概率球」實驗的結果，在講解中給出測試題，如果不會做可以隨時查看答案和解釋。

以此模型為基礎，對傳統演算法和量子演算法的性質進行對比，指出某些難以用經典演算法解決的問題。將這一思路引入物理學研究，

比如黑洞研究中的「邊界接觸」問題，需要對不規則動態接觸表面進行實時計算。

再比如對肥皂泡在其內部彈簧作用下的表面張力問題的計算，即使使用先進的傳統計算機也會耗時數秒。

本節最後指出，量子計算從實際角度上看根本不進行計算，而只是在物理定律下的自然表現。量子計算概念的擴展可以給計算領域帶來革命性的改變，我們可以在等效量子系統中對越來越多的計算問題進行重建。

更多內容請見課程網站：

https://brilliant.org/courses/quantum-computing/

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