2024年4月21日更新：越来越容易访问的驱动器量子计算算法和应用在最早的时候仍然以一个领域的强度继续着。量子比特和量子逻辑门的硬件实现将定义它们的通用操作，这仍然是一个悬而未决的问题。超导系统和其他低温电路在2024年仍然很受欢迎，就像故事发生时一样。但其他范式——包括硅自旋和中性原子计算-也有他们的应用程序和支持者。
光谱不仅要关注量子计算的未来新领域，还要关注大肆宣传和夸大其词的前景我们有已经也要烤串今年早些时候，谷歌和XPrize组织设立了500万美元的奖金为基于量子位的计算寻找最有前途的新应用。尽管中国科技巨头阿里巴巴和百度似乎已经见识够了。今年早些时候，他们关闭他们的量子计算操作。这就是说，北京以及华盛顿、布鲁塞尔和世界各地的许多其他政府和实验室都在努力超越传统的计算机位。正如新美国安全中心的萨姆·豪厄尔所说光谱在我们阿里巴巴的故事中，一种共识正在形成，即“保持量子能力在战略上确实很重要，人们仍然希望推动它向前发展。”-IEEE频谱
2022年7月3日的原始故事如下：
有一天，量子计算机可能会很快找到解决任何普通计算机都不希望解决的问题的方法，但与世界上传统程序员的数量相比，量子程序员的数量却微乎其微。现在，一个新的初学者指南旨在引导潜在的量子程序员在IBM公开可用的量子计算机上通过云实现量子算法。
经典计算机打开或关闭晶体管以将数据表示为1或0，而量子计算机使用量子比特或“量子比特”，由于量子物理的特殊性质，量子比特可以以一种称为叠加的状态存在，在这种状态下，它们同时为1和0。这实际上让每个量子位同时执行两次计算。量子力学连接的量子比特越多，或者纠缠（请参阅我们的解释）在量子计算机中，其计算能力可以以指数形式增长。
目前量子计算机噪声中尺度量子（NISQ）平台这意味着它们的量子位最多只能有几百个，而且都是错误的。尽管如此，人们普遍预计量子处理器在量子比特数和质量方面会有所增长，目的是实现量子优势，使其能够找到经典计算机无法解决的问题的答案。
虽然量子编程领域始于20世纪90年代，但迄今为止只吸引了一小部分人。该指南的高级作者说：“为量子计算机编程似乎是一个巨大的挑战，需要在量子力学和相关学科上接受多年的培训。”，安德烈·洛霍夫他是新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的理论物理学家。“此外，该领域以物理和代数符号为主，有时会给主流计算机和受过数学训练的科学家带来不必要的进入壁垒。”
他说，现在，有了新的指南，洛霍夫和他的同事们希望为“即将到来的量子计算革命”铺平道路。“我们相信，我们的指南填补了量子计算领域中的一个空白，向非专家计算机科学家、物理学家和工程师介绍了量子算法及其在现实世界量子计算机上的实现。”
新指南解释了量子计算和量子编程的基础知识，包括量子算法。
洛霍夫说：“就像经典算法描述需要在经典计算机上执行的指令序列一样，量子算法代表一个逐步的过程，其中每个步骤都需要在量子计算机上执行。”。“然而，术语‘量子算法’通常用于包含固有量子操作的算法，如量子叠加或量子纠缠，这些操作最终证明具有强大的计算能力。”
“我们相信，我们的指南填补了量子计算领域中的一个空白，向非专家计算机科学家、物理学家和工程师介绍了量子算法及其在现实世界量子计算机上的实现。”-安德烈·洛霍夫，洛斯阿拉莫斯国家实验室
为了在量子计算机上实现这种量子操作，量子程序被表示为描述应用于一组量子比特的一系列基本操作（称为门）的电路。量子程序设计与经典程序设计的一个主要区别在于量子力学的核心原理——当测量量子程序的结果时，该过程本质上是概率性的，或者会受到随机变化的影响。
洛霍夫说：“我们的指南旨在解释量子编程的基本原理，这与经典编程有很大不同，简单的代数使得理解潜在的迷人的量子力学原理成为可选。”。“我们收到了许多该领域初学者科学家的积极反馈，他们能够使用我们的指南快速熟悉量子编程的基础知识。”
新指南提供了立即开始实现和运行量子算法所需的最少知识。其中包括20个标准量子算法，包括整数分解的Shor算法和Grover的数据库搜索算法.
“此外，我们的审查涵盖了最成功的混合量子经典算法例如量子近似优化算法，以及用于验证量子算法性能的经典工具，如量子层析成像，”洛霍夫说。“因此，该指南概述了量子、经典和混合算法的组合，这些算法是量子计算领域的基础。”
然后，该指南引导量子程序员在IBM的公共量子计算机（如5量子位IBMQX4）上通过云实现这些算法。该指南讨论了实现的结果，并解释了模拟器和实际硬件运行之间的差异。
洛霍夫指出，目前，为了证明一种新的量子算法有效工作，人们需要给出数学证明。相比之下，在经典计算中，许多有效的算法都是通过启发式发现的，即通过尝试和错误，或通过松散定义的规则，理论上的保证要晚得多。人们希望，随着量子程序员的增多，新的量子算法也能以类似的方式被发现。
洛霍夫说：“我们认为，我们的指南可能有助于向更多科学家介绍量子计算，并邀请他们用即将推出的具有更多量子比特的量子计算机进行实验。”。
这个指导3月份在网上出现ACM量子计算汇刊。您可以在以下位置找到指南附带的代码和实现：https://github.com/lanl/quantum_algorithms.
这篇文章发表在2022年9月的印刷版上，名为“经典程序员的量子计算”
