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Qiskit 學習筆記

Last Updated on 2023-02-13 by Clay

我認為,量子電腦未來必定成為下一世代電腦的主流。為什麼這樣說呢?是因為在現今,過去人們所相信的『摩爾定律』(積體電路可容納的電晶體數量每過十八個月就會增加一倍)已經逐漸瀕臨崩潰,想要維持計算速度的成長想必只會越來越困難。

而量子電腦只要設計得足夠正確,便可以在短短幾秒鐘內,解開傳統電腦得耗費百千年才能解開的問題。所以,量子電腦想必會在將來的某天,成為人類主流的電腦裝置。

無論是氣象、經濟、藥物、AI...... 這些領域想必都可以藉由其強大的計算、模擬能力,突破原先的瓶頸與枷鎖吧!

也正是因為如此,我才希望能夠趁早開始學習 Qiskit 這個 SDK(Software Development Kit, 軟體開發套件),並將其寫作筆記保存起來。

Qiskit 是什麼呢?跟量子電腦有什麼關係呢?

Qiskit 是由 IBM 所開發,可以在其所開放的 IBM 量子平台(IBM Quantum Experience,現在被分為 IBM Quantum ComposerIBM Quantum Lab)進行程式撰寫、開發。

下面引用 Wiki 對其的敘述:

Qiskit是一個開源軟體開發工具包(SDK),用於在電路脈沖以及演算法級別運作的量子計算機上。Qiskit提供了用於創建以及操作量子編程的能力;Qiskit並可協助研發能在IBM量子體驗平台(英語:IBM Quantum Experience)上的原型量子設備、或分散地區的計算機模擬器上產生各式運算功能的相關軟體工具。它遵循通用量子計算電路模式,可用於遵循該模式的任何量子硬體上(目前支持超導量子位(英語:Superconducting quantum computing)及俘獲離子(英語:Trapped ion quantum computer)等之功能)。

Qiskit由IBM研究院創建研發,如上所述旨在為其雲量子計算(英語:Cloud-based quantum computing)服務的IBM量子體驗平台(英語:IBM Quantum Experience)上進行軟體開發[5][6]外部的支持者也做出貢獻,通常來自學術方面等之機構。

Qiskit的主要版本使用Python編程語言。最初也探索開發SwiftJavaScript等之版本,但這些版本的開發已經停止。相反地,基本功能的最小重新實作可以用MicroQiskit來實現,[11]而且MicroQiskit也易於移植到其它的替代平台。

一系列的Jupyter筆記本(Jupyter Notebook)提供了使用量子計算的範例。範例包括使用Qiskit的科學研究背後之源代碼,以及一組練習題目,以之幫助人們學習量子編程的基礎知識。基於Qiskit的開源教科書可作為大學級別的量子演算法、或者量子計算課程等的補充教材。


筆記目錄

Qiskit Tutorial

  • 入門
    • Qiskit 基本介紹 - Introduction
  • 量子電路 - Quantum Circuit
    • 電路基礎 - Circuit Basics
    • 開始使用 Qiskit - Getting Started with Qiskit
    • Qiskit 視覺化 - Qiskit Visualizations
    • 量子運算總結 - Summary


Textbook