什麼是Q#？

什麼是Q＃？

 

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  Q＃是一種編程語言，具有量子計算特有的功能。

  Q＃爲量子程序員提供了一個框架，使您可以專注於算法，而無需關心諸如門序列優化或量子計算機的物理實現之類的技術細節。

  Q＃編程語言爲您提供了一組直觀的類型，運算和邏輯表達式，以開發算法而無需擔心量子計算機的內部邏輯。

  代碼算法

  在早期，量子計算算法被可視化爲類似於經典計算中的電路圖的圖表。儘管電路模型在量子計算研究中已經有用了很多年，但在Microsoft，我們相信開發人員可以超越量子電路並使用Q＃開發量子算法和應用程序。Q＃語言的建立是爲了利用我們數十年來經典軟件開發中學到的知識，併爲量子開發人員提供針對量子計算的高級語言功能。

  Q＃如何工作？

  Q＃的基本構建塊之一是Qubit類型，就像真實的qubit一樣，它不能被複制或直接訪問。相反，我們可以對其進行度量並將度量的結果存儲在一個Result變量中，該變量是Q＃類型，可以採用兩個可能的值：Zero和One。這樣的構造保證了算法始終遵守量子物理學定律，並且可以在量子計算機或模擬器上正確運行。

  Q＃還包括經典的邏輯功能，例如條件或帶有一些微妙的循環，以確保遵守所有量子規則。例如，限制執行循環的方式以確保量子操作。

  Q＃程序通常與用C＃或Python編寫的宿主程序配對，這可以方便地組織經典代碼和量子代碼。除了支持C＃和Python之類的語言外，QDK還爲IQ＃Jupyter內核提供Jupyter Notebook支持。

  使用Q＃學習量子計算

  到目前爲止，要學習量子計算，您需要學習電路模型以理解量子門和測量的有序序列形式的算法。使用Q＃，您可以走另一條路：通過編寫量子程序來學習量子計算。

  使用Q＃設計量子算法

  Q＃爲您提供了越來越多的庫和用戶定義的類型，它們將幫助您實現工具並構建高級量子算法。例如，您需要糾纏兩個量子比特q1和q2？無需單獨應用必要的門來糾纏量子位，您可以使用已經內置的操作PrepareEntangledState([q1], [q2])。

  使用Q＃估算量子資源

  您可以使用Quantum Development Kit（QDK）隨附的全狀態量子模擬器來模擬Q＃程序的執行。QDK還提供了資源估計器，可讓您深入瞭解無法在模擬器上運行的Q＃程序的性能。這對於算法設計人員來說非常有價值，因爲他們可以調整程序以使用更少的資源（例如，爲更少數量的操作而運行的qubit數量更少）來運行在更早的規模較小的量子硬件上。

  使用Q＃驗證硬件性能

  Q＃的優點在於，程序只需編寫一次即可在量子模擬器上運行以進行調試，並在不同的量子計算機硬件上運行。可以運行用Q＃編寫的基準程序來驗證硬件性能並比較量子計算機的發展和新的量子計算機的可用結果。

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