微軟和谷歌聯(lián)合推出了一門(mén)在線互動(dòng)課程《量子計(jì)算機(jī)編程》，課程面向初學(xué)者，介紹量子計(jì)算編程的基本概念，并教授如何利用微軟的Q#語(yǔ)言編寫(xiě)簡(jiǎn)單的量子算法和代碼。課程在網(wǎng)頁(yè)瀏覽器中進(jìn)行，無(wú)需開(kāi)發(fā)環(huán)境。

對(duì)于一般人來(lái)講，“量子計(jì)算機(jī)”的概念可能已經(jīng)讓人生畏了，更不用說(shuō)用量子計(jì)算機(jī)編程了，但微軟認(rèn)為自己能夠?yàn)楦嗟娜肆私饬孔佑?jì)算提供更大的幫助。近日，微軟與谷歌母公司旗下X公司的Brilliant.org合作，聯(lián)合推出了一門(mén)關(guān)于量子計(jì)算在線公開(kāi)課——《量子計(jì)算機(jī)編程》。

本課程從基本概念開(kāi)始，首先介紹微軟的Q＃語(yǔ)言，教授如何編寫(xiě)“簡(jiǎn)單”的量子代碼，然后再進(jìn)入真正復(fù)雜的場(chǎng)景，討論更復(fù)雜的問(wèn)題。整個(gè)課程都可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行量子算法的模擬（包括量子電路問(wèn)題），無(wú)需開(kāi)發(fā)環(huán)境。課程還提供了一個(gè)模擬器，可以驗(yàn)證學(xué)習(xí)者的模擬和編程是否正確。

本課程學(xué)時(shí)不多，一共大約16到24小時(shí)。如果學(xué)習(xí)者覺(jué)得學(xué)著吃力，也沒(méi)必要非要全部學(xué)完整個(gè)課程。課程共分7章，Brilliant網(wǎng)站目前正限時(shí)免費(fèi)提供前兩章的課程內(nèi)容。

如果你對(duì)量子計(jì)算的概念很感興趣，或者想要確定自己是否為即將到來(lái)的量子計(jì)算浪潮做好準(zhǔn)備，那么嘗試這個(gè)上一下這門(mén)課程總沒(méi)有什么壞處。

課程內(nèi)容介紹

本課程主要目的是從頭開(kāi)始利用瀏覽器模擬的量子計(jì)算機(jī)來(lái)構(gòu)建量子算法。

從現(xiàn)在課程網(wǎng)站已公布的課程信息來(lái)看，本課程共分為9部分，目前已公布7部分的概覽內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，具體內(nèi)容如下：

先修課程知識(shí)：線性代數(shù)和計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)。這是進(jìn)入量子計(jì)算機(jī)編程領(lǐng)域的必備知識(shí)。

第一章：概論，追溯量子加速的起源，然后熟悉量子比特及其精妙的結(jié)構(gòu)。具體內(nèi)容包括：量子計(jì)算的本質(zhì)、電路計(jì)算、量子比特、黑盒謎題。

第二章：信息，利用門(mén)操縱量子態(tài)，構(gòu)建通用量子計(jì)算機(jī)。內(nèi)容包括信息與比特、量子態(tài)與量子門(mén)、超位置、布洛赫球面、糾纏等內(nèi)容

第三章：電路，集成量子電路用于加密、超態(tài)信息存儲(chǔ)和量子通信

本章主要包括糾纏電路、量子加密、量子通信、量子態(tài)傳輸?shù)葍?nèi)容。

第四章：基礎(chǔ)算法，利用量子電路解決經(jīng)典問(wèn)題，探索實(shí)現(xiàn)量子加速的條件。

問(wèn)題復(fù)雜度、量子并行等

第五章：Near-Term算法，使用量子操作解決優(yōu)化問(wèn)題，模擬真實(shí)系統(tǒng)。

利用量子語(yǔ)言編碼計(jì)算優(yōu)化問(wèn)題，利用微軟的Q#語(yǔ)言對(duì)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)進(jìn)行編程，控制nt量子計(jì)算機(jī)。

第六章：更多進(jìn)階算法，構(gòu)建量子電路，解決搜索和分解質(zhì)因數(shù)等問(wèn)題（暫未開(kāi)放）

第七章：物理量子比特，學(xué)習(xí)如何利用光，超導(dǎo)體和拓?fù)渚幙梺?lái)構(gòu)建量子比特（暫未開(kāi)放）。

本課程前兩章內(nèi)容免費(fèi)開(kāi)放學(xué)習(xí)，3-7章為付費(fèi)內(nèi)容。每章節(jié)各部分內(nèi)容分概念介紹、模型原理概述和隨堂測(cè)驗(yàn)，并提供測(cè)試答案和解釋?zhuān)呻S時(shí)查看。

下面以第一章中“計(jì)算的本質(zhì)”為例：課程首先介紹了量子計(jì)算的起源，將經(jīng)典的“概率球”實(shí)驗(yàn)以量子方式重現(xiàn)。然后引入量子間的干涉事件，來(lái)計(jì)算新的“量子概率球”實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，在講解中給出測(cè)試題，如果不會(huì)做可以隨時(shí)查看答案和解釋。

以此模型為基礎(chǔ)，對(duì)傳統(tǒng)算法和量子算法的性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，指出某些難以用經(jīng)典算法解決的問(wèn)題。將這一思路引入物理學(xué)研究，

比如黑洞研究中的“邊界接觸”問(wèn)題，需要對(duì)不規(guī)則動(dòng)態(tài)接觸表面進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算。

再比如對(duì)肥皂泡在其內(nèi)部彈簧作用下的表面張力問(wèn)題的計(jì)算，即使使用先進(jìn)的傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)也會(huì)耗時(shí)數(shù)秒。

本節(jié)最后指出，量子計(jì)算從實(shí)際角度上看根本不進(jìn)行計(jì)算，而只是在物理定律下的自然表現(xiàn)。量子計(jì)算概念的擴(kuò)展可以給計(jì)算領(lǐng)域帶來(lái)革命性的改變，我們可以在等效量子系統(tǒng)中對(duì)越來(lái)越多的計(jì)算問(wèn)題進(jìn)行重建。