微軟和谷歌聯(lián)合推出了一門在線互動課程《量子計算機編程》，課程面向初學(xué)者，介紹量子計算編程的基本概念，并教授如何利用微軟的Q#語言編寫簡單的量子算法和代碼。課程在網(wǎng)頁瀏覽器中進行，無需開發(fā)環(huán)境。

對于一般人來講，“量子計算機”的概念可能已經(jīng)讓人生畏了，更不用說用量子計算機編程了，但微軟認為自己能夠為更多的人了解量子計算提供更大的幫助。近日，微軟與谷歌母公司旗下X公司的Brilliant.org合作，聯(lián)合推出了一門關(guān)于量子計算在線公開課——《量子計算機編程》。

本課程從基本概念開始，首先介紹微軟的Q＃語言，教授如何編寫“簡單”的量子代碼，然后再進入真正復(fù)雜的場景，討論更復(fù)雜的問題。整個課程都可以通過網(wǎng)頁進行量子算法的模擬（包括量子電路問題），無需開發(fā)環(huán)境。課程還提供了一個模擬器，可以驗證學(xué)習(xí)者的模擬和編程是否正確。

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

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

課程內(nèi)容介紹

本課程主要目的是從頭開始利用瀏覽器模擬的量子計算機來構(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：線性代數(shù)和計算機科學(xué)基礎(chǔ)。這是進入量子計算機編程領(lǐng)域的必備知識。

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：量子計算的本質(zhì)、電路計算、量子比特、黑盒謎題。

第二章：信息，利用門操縱量子態(tài)，構(gòu)建通用量子計算機。內(nèi)容包括信息與比特、量子態(tài)與量子門、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)典問題，探索實現(xiàn)量子加速的條件。

問題復(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)化問題，模擬真實系統(tǒng)。

利用量子語言編碼計算優(yōu)化問題，利用微軟的Q#語言對旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)進行編程，控制nt量子計算機。

第六章：更多進階算法，構(gòu)建量子電路，解決搜索和分解質(zhì)因數(shù)等問題（暫未開放）

第七章：物理量子比特，學(xué)習(xí)如何利用光，超導(dǎo)體和拓撲編織來構(gòu)建量子比特（暫未開放）。

本課程前兩章內(nèi)容免費開放學(xué)習(xí)，3-7章為付費內(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驗，并提供測試答案和解釋，可隨時查看。

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

以此模型為基礎(chǔ)，對傳統(tǒng)算法和量子算法的性質(zhì)進行對比，指出某些難以用經(jīng)典算法解決的問題。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”問題，需要對不規(guī)則動態(tài)接觸表面進行實時計算。

再比如對肥皂泡在其內(nèi)部彈簧作用下的表面張力問題的計算，即使使用先進的傳統(tǒng)計算機也會耗時數(shù)秒。

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