计算机研究与发展

作者：付祥,郑宇真,苏醒,于锦涛,徐炜遐,吴俊杰,

关键词：量子计算, 量子程序设计语言, 量子编译, 量子计算体系结构, 含噪中尺度量子,

量子计算有望加速解决经典计算难以解决的问题，如质因子分解、量子化学模拟等.已有单个量子系统可集成大于50个含噪声的固态量子比特，并在特定的计算任务上超越了经典计算机，标志含噪中尺度量子(noisyintermediate-scalequantum,NISQ)计算时代的到来.随着人们可在单个系统中集成越来越多的量子比特，如何将量子比特与控制硬件、软件开发环境、经典计算资源集成得到完整可用的量子计算系统，是一个有待进一步明确的问题.对比了量子计算与经典计算在控制及执行上的异同，并在此基础上提出了面向NISQ时代的量子-经典异构系统.以一个典型的NISQ算法(迭代相位估计算法)为例，介绍了量子算法从软件描述到硬件执行的整体流程，及与该过程相关的高级程序设计语言、编译器、量子软硬件接口和硬件等.在此基础上，讨论了流程中各个层次在NISQ时代面临的挑战.旨在从工程实现的视角，从宏观层面为读者(尤其是量子计算初学者)介绍量子计算系统，希望可以促进人们对NISQ时代下量子计算系统整体结构的理解，并激发更多相关研究.

来源：2021年第9期

《计算机研究与发展》期刊编辑部

查看计算机研究与发展杂志2021年第9期