量子计算引发信息革命_量子计算与人工智能_引发第二次革命的发明(4)

Krysta Svore 管理着微软的量子架构与计算团队

她解释说，「我主修数学，所以我非常着迷有这样一台计算机解决我们认为非常难得问题。」Svore 一头扎入其中，如今她在微软研究院管理着微软的量子架构与计算团队。她的团队专注于软件，但跨越了从特定量子算法的开发到软件架构与工具箱这样的基础设施。

但什么是量子算法？它是干嘛的？

「在最高层次上，量子算法类似于传统算法，是解决问题的一种处方（recipe），而这种处方的编写总是依据数学。」

人的大脑能够理解「寻找数字 X 的所有因子」这样的问题，但计算机不能。即使要求计算机解决最简单的等式也需要特定的二进制输入。然而二进制编码是低效的，所以在传统计算机上程序员使用 Python 或 C 这样的计算机语言缩减之间的差距。

代码语言已经取得了极大的进步，让大部分程序员能在不接触原二进制输入与输出的情况下工作。完整的算法经常用代码写进编程语言中，所以通过输入适当的 reference 就可使用这些算法。

如今，所有的编程语言都会将指令转译成二进制的机器代码。因为这些代码不是量子计算机能使用的，所以对编程一台量子计算机而言它们是无用的。这也就是 Svore 和她的团队要做的事，开发出一种有效的新语言。

量子软件得到关注是不可避免的，这样该领域才不会在硬件问题得到了解决之后碰壁。

Svore 说，「我们已经为量子计算特意开发了一个编程语言，我们的语言和工具叫做 LIQUI|>，它能让我们表达这些量子算法，然后进行一系列的优化、汇编，并将语言指令重新编写进特定设备的指令。」

微软有自己的平台，但全球的研究团队都在使用类似的流程。Dorit Aharonov 是希伯来大学的教授，她对量子硬件上运行的算法的描述类似于 Svore 的处方类比。

她解释说，「算法是计算机运行的一系列步骤，它要是高效的，需要尽可能用少的步骤完成这些任务。重点是量子算法要能比传统算法更快的完成特定的运算，因为它们有能力以指数的方式一次性探索众多可能。」

Krysta Svore 解释量子计算如何变革机器学习

所以，如果算法是被用于运算的一系列步骤，量子算法就是专门设计的类似的一系列指令，用来掌握量子对象的计算能力。然而，在软件与硬件之间的关系中有另外一种复杂性，没有的通用量子计算机，对研究量子算法的研究员而言很难保证他们的研究方向是正确的。

如今，要关注量子软件是一件非常紧急的事，这样该领域才不会在硬件问题得到了解决之后碰壁。在很多情况下，硬件和软件研究项目是要同步的。

量子代码

广义上来讲，量子算法是量子计算机硬件的软件，但这一类比也就只到此为止，在硬件仍不稳定的情况下，量子算法的开发可以鼓舞量子计算机的开发，反之亦然。

微软研究院在与哥本哈根大学、荷兰的代尔夫特大学、悉尼大学这样的世界级团队合作，所以它的硬件位于全世界多个学术实验室。Svore 说，「我们定期拜访这些实验室，整体上我们像是一个虚拟的团队，因为一些最好的资源是遍布全球的。」

和物理硬件一样，量子结构与计算团队有权限模拟传统系统上运行的量子计算。「这使得我们能够调试量子算法，测试并设计新的量子算法、量子回路和子程序。」Svore 说，「在真正的运行之前，我们想要在模拟中测试尽可能多的设备设计与算法设计。」

这种模拟测试为该团队提供了巨大的优势。Svore 和她的合作方在需要的时候能对算法进行测试与迭代，从而使得硬件团队看到量子计算机如何在实践中可被应用。但如同你所想的那样，在传统计算机上模拟量子硬件有所缺陷，Svore 的团队使用的虚拟设备大约为 32 GB RAM 模拟 30 量子位，每增减一个量子位，内存就要翻倍。

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