第一个Q#程序:量子叠加
程序员文章站
2022-03-08 18:37:15
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在这篇文章里我们会写一个Q#程序,Hello world级别的。
对于量子理论,我并不很了解。同事对于Q#也不太了解。所以这篇文章并不会研究程序运行的原理,只是看一下结果,表明Q#的能力。
打开已经扩展了Q#能力的VS 2017。新建一个项目,选择C#下面的Q# Application。起名叫Bell。
VS会帮我们创建好一个Operation.cs文件和一个Driver.qs文件。
operation,操作,就类似与C#和java里的静态方法。
右键qs文件,将它重命名为Bell.qs。
打开Bell.qs,将操作名Operation改成Set。并添加两个参数:desired: Result, q1: Qubit。
namespace Quantum.Bell { open Microsoft.Quantum.Primitive; operation Set (desired: Result, q1: Qubit) : () { body { } } }
在操作体里面写如下代码
let current = M(q1); if (desired != current) { X(q1); }
Q#的输入和输出都是元组,就是用小括号包着的0个或多个参数。它的参数类型和方法返回值都是后置的,这和其他某些语言比较类似。
操作里面除了可以有body块外,还可以有adjoint块、controlled块、controlled adjoint块。这里没用上。
接下来和Set平级再加一个操作:
operation BellTest (count : Int, initial: Result) : (Int,Int) { body { mutable numOnes = 0; using (qubits = Qubit[1]) { for (test in 1..count) { Set (initial, qubits[0]); let res = M (qubits[0]); // Count the number of ones we saw: if (res == One) { set numOnes = numOnes + 1; } } Set(Zero, qubits[0]); } // Return number of times we saw a |0> and number of times we saw a |1> return (count-numOnes, numOnes); } }
这样Q#的代码就写好了。
然后去写C#驱动。
打开Driver.cs,在Main方法里写
using (var sim = new QuantumSimulator()) { // Try initial values Result[] initials = new Result[] { Result.Zero, Result.One }; foreach (Result initial in initials) { var res = BellTest.Run(sim, 1000, initial).Result; var (numZeros, numOnes) = res; System.Console.WriteLine( $"Init:{initial,-4} 0s={numZeros,-4} 1s={numOnes,-4}"); } } System.Console.WriteLine("Press any key to continue..."); System.Console.ReadKey();
现在可以构建了,直接按一下F5就行。
如果输出是下面这样 就是可以了
Init:Zero 0s=1000 1s=0
Init:One 0s=0 1s=1000
Press any key to continue...
如果在BellTest操作中的M方法前加入X方法,结果就会相反:
X(qubits[0]); let res = M (qubits[0]);
如果把X方法再改成H方法(哈德玛门),结果就会不一样
Init:Zero 0s=484 1s=516 Init:One 0s=522 1s=478
这个就是传说中的量子叠加!
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