Einführung in Quantencomputer mit Python Qiskit

Quantum Computing verwendet Qubits, um Informationen zu verarbeiten, und die Qiskit -Bibliothek kann helfen, ihre grundlegenden Konzepte zu verstehen und zu üben. Installieren Sie zuerst Qiskit: Geben Sie PIP ein. Installieren Sie Qiskit in der Befehlszeile. Es wird empfohlen, Jupyter Notebook zur Entwicklung zu verwenden. Erstellen Sie dann die erste Quantenschaltung: Initialisieren Sie die Schaltung, fügen Sie das Hadamard -Gate hinzu, um den Überlagerungszustand zu implementieren, die Ergebnisse zu messen und den Simulator auszuführen. Die Ausgangsergebnisse zeigen jeweils etwa 0 und 1 von jeweils etwa 50%. Qiskit bietet eine Vielzahl von Emulatoren wie StateVector_Simulator und QASM_Simulator; Sie können auch echte Quantengeräte über IBM Quantum Experience verwenden, müssen jedoch ein Konto registrieren und ein API -Token erhalten, und Sie müssen auf Warteschlangen- und Lärmprobleme achten. Das Lernen schlägt vor, aus den Grundlagen zu beginnen, Konzepte wie Gate-Operation, Überlagerung und Verstrickung zu verstehen, den Glockenstaat, die Quanten-Teleportation und die Quanten-Fourier-Transformation zu erstellen und sich auf Qiskit-offizielle Dokumente und Lehrbücher für Selbststudien zu beziehen.

Quantum Computing klingt mysteriös, aber tatsächlich ist es eine Möglichkeit, Informationen mit "Qubits" zu verarbeiten. Die Qiskit -Bibliothek in Python kann Ihnen helfen, die grundlegenden Konzepte von Quantencomputer von Grund auf neu zu verstehen und zu üben.

Installieren Sie Qiskit und bauen Sie die grundlegende Umgebung auf

Wenn Sie Qiskit spielen möchten, müssen Sie es zuerst installieren. Wenn Sie die Python -Umgebung installiert haben, ist dieser Schritt sehr einfach. Öffnen Sie das Befehlszeilenwerkzeug und geben Sie ein:

 PIP Installieren Sie Qiskit

Nach Abschluss der Installation können Sie das Qiskit -Modul in Jupyter Notebook oder gewöhnliche Python -Skripte importieren. Jupyter wird empfohlen, da der Visualisierungseffekt besser ist und das Debugging ebenfalls bequem ist.

Sie können während der Installation auf Abhängigkeitsprobleme stoßen, insbesondere wenn Sie eine virtuelle Umgebung verwenden. Zu diesem Zeitpunkt können Sie versuchen, den Parameter --no-cache-dir hinzuzufügen, um PIP auf die neueste Version neu zu installieren oder zu aktualisieren.

Erstellen Sie den ersten Quantenkreislauf

Der Kern von Qiskit besteht darin, Quantenschaltungen zu erstellen und zu laufen. Sie können es sich als "Schaltungskarte" mit Qubits und verschiedenen Betriebstoren vorstellen.

Zum Beispiel: Sie möchten die einfachste Überlagerung des Quantenzustands durchführen. Wie macht ich das? Die Schritte sind wie folgt:

• Initialisieren Sie eine Quantenschaltung, einschließlich 1 Qubit und 1 klassisches Bit (zur Messung der Ergebnisse)
• Fügen Sie dem Qubit ein Hadamard -Tor hinzu, um den Überlagerungszustand einzugeben
• Messen Sie dieses Qubit und speichern Sie das Ergebnis im klassischen Bit

Der Code ist wahrscheinlich wie folgt:

 von Qiskit Import Quantumcircuit, Aer, Execute

qc = quantumcircuit (1, 1)
qc.h (0)
qc.measure (0, 0)

Simulator = aer.get_backend ('qasm_simulator')
result = execute (QC, Simulator, Shots = 1000) .Result ()
counts = result.get_counts (qc)
drucken (zählt)

Nach dem Laufen werden Sie feststellen, dass die Ausgabe {'0': 500, '1': 500} ähnlich ist, was die Verkörperung des Überlagerungszustands ist.

Simulator vs. tatsächliche Quantengeräte

Qiskit liefert verschiedene Simulatoren wie statevector_simulator , die die spezifischen Werte von Quantenzuständen sehen können, und qasm_simulator eignet sich besser für die Anzeige der Messergebnisse.

Aber was ist, wenn Sie einen echten Quantencomputer verwenden möchten? IBM verfügt über einige öffentlich verfügbare Quantengeräte, auf die über Qiskit zugegriffen werden kann. Sie müssen ein Konto in IBM Quantum Experience registrieren, Ihr API -Token erhalten und dann mit dem folgenden Code eine Verbindung herstellen:

 von Qiskit import IBMQ

Ibmq.enable_account ('dein API -Token')
provider = ibmq.get_provider ()
Device = Provider.get_backend ('ibmq_Manila') # Beispiel Gerätename

Natürlich sind die tatsächlichen Ausrüstungsressourcen begrenzt und Sie müssen sich möglicherweise anstellen, und das Geräusch ist viel größer als das des Simulators, sodass das Ergebnis nicht so ideal ist.

Vorschläge für Lernpfad

Wenn Sie zum ersten Mal anfangen, beeilen Sie sich nicht, zu komplizierte Algorithmen zu schreiben. Verstehen Sie zunächst die grundlegenden Konzepte des Türbetriebs, der Überlagerung und der Verstrickung. Sie können versuchen, einige kleine Experimente durchzuführen:

• Bauen Sie einen Bell -Zustand und sehen Sie, wie zwei Qubits verwickelt sind
• Versuchen Sie, eine einfache Quantenteleportation zu implementieren
• Erfahren Sie mehr über die grundlegende Logik der Quanten -Fourier -Transformation (QFT)

Das offizielle Qiskit-Dokument ist sehr detailliert, und es gibt auch ein unterstützendes Qiskit-Lehrbuch , das reich an Bildern und Texten ist, die für Selbststudien geeignet sind.

Grundsätzlich ist das. Zuerst fühlen Sie sich ein bisschen abstrakt, aber nachdem Sie ein paar kleine Schaltkreise geschrieben haben, werden Sie Ihre Intuition langsam aufbauen. Die Unterkenntnis, aber leicht zu ignorieren, sind häufig Details wie Messreihenfolge und Bitindizierung. Wenn Sie mehr Aufmerksamkeit schenken, werden Sie nicht stecken bleiben.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonEinführung in Quantencomputer mit Python Qiskit. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!