Bases de la programmation informatique quantique –

“L’écriture d’algorithmes quantiques est radicalement différente de l’écriture de programmes informatiques classiques et nécessite une certaine compréhension des principes quantiques et des mathématiques qui les sous-tendent”, a déclaré Andrey Y. Lokhov, scientifique au Laboratoire national de Los Alamos et auteur principal du guide récemment publié dans Transactions ACM sur l’informatique quantique. “Notre guide aide les programmeurs quantiques à se lancer dans le domaine, qui est appelé à se développer à mesure que de plus en plus d’ordinateurs quantiques avec de plus en plus de qubits deviennent monnaie courante.”

Dans des sections succinctes et autonomes, le guide passe en revue 20 algorithmes quantiques, y compris des algorithmes quantiques fondamentaux célèbres, tels que l’algorithme de Grover pour la recherche de bases de données et bien plus encore, et l’algorithme de Shor pour la factorisation des nombres entiers. En établissant la connexion avec le monde réel, le guide guide ensuite les programmeurs dans la mise en œuvre des algorithmes sur l’ordinateur quantique IBMQX4 à 5 qubits d’IBM accessible au public et d’autres. Dans chaque cas, les auteurs discutent des résultats de la mise en œuvre et expliquent les différences entre le simulateur et les exécutions matérielles réelles.

“Cet article est le résultat d’un effort de réponse rapide de l’Institut des sciences et technologies de l’information de Los Alamos, où environ 20 membres du personnel du laboratoire se sont auto-sélectionnés pour découvrir et mettre en œuvre un algorithme quantique standard sur le système quantique IBM Q”, a déclaré Stephan Eidenbenz, scientifique principal en informatique quantique à Los Alamos, co-auteur de l’article et directeur de l’ISTI lorsque les travaux ont commencé.

L’objectif était de préparer la main-d’œuvre de Los Alamos à l’ère quantique en guidant les membres du personnel ayant peu ou pas d’expérience en informatique quantique tout au long de la mise en œuvre d’un algorithme quantique sur un ordinateur quantique réel, a déclaré Eidenbenz.

Ces membres du personnel, en plus de quelques étudiants et d’experts quantiques bien établis, constituent la longue liste d’auteurs de cet article de synthèse “publié par la foule” qui a déjà été largement cité, a déclaré Eidenbenz.

La première section du guide couvre les bases de la programmation informatique quantique, expliquant les qubits et les systèmes qubit, les concepts quantiques fondamentaux de superposition et d’intrication et les mesures quantiques avant d’aborder le matériau plus profond des transformations et portes unitaires, des circuits quantiques et des algorithmes quantiques.

La section sur l’ordinateur quantique IBM couvre l’ensemble des portes disponibles pour les algorithmes, les portes physiques réelles mises en œuvre, la façon dont les qubits sont connectés et les sources de bruit ou d’erreurs.

Une autre section examine les différents types d’algorithmes quantiques. À partir de là, le guide plonge dans les 20 algorithmes sélectionnés, avec une définition du problème, une description et des étapes pour implémenter chacun sur l’IBM ou, dans quelques cas, sur d’autres ordinateurs.

De nombreuses références à la fin du guide aideront les lecteurs intéressés à approfondir leurs explorations des algorithmes quantiques.

Institut des sciences et technologies de l’information du Laboratoire national de Los Alamos dans le cadre du programme de recherche et développement dirigé par le laboratoire.

Source de l’histoire :

Matériaux fourni par DOE/Laboratoire national de Los Alamos. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.