科学家开发首个高级编程语言用于量子计算机

苏黎世联邦理工大学的计算机科学家开发了第一个高级编程语言，可以像编程经典计算机一样安全可靠地编程量子计算机。这个新突破是量子计算的一个重大进步，使编程量子计算机的任务比以前容易得多。

马丁·维切克是苏黎世联邦理工大学安全、可靠和智能系统实验室（SRI）的计算机科学教授。

“编程量子计算机仍然是研究人员面临的挑战，”维切克说。“这就是为什么我很高兴我们现在可以继续苏黎世联邦理工大学在量子计算机和编程语言开发方面的传统。”

“我们的量子编程语言Silq允许程序员更好地利用量子计算机的潜力，因为代码更紧凑、更快、更直观、更容易被程序员理解。”

Silq在编程语言会议PLDI 2020上被介绍。

量子计算机与经典计算机

量子计算正在变得越来越重要，具有巨大的潜力。量子计算机可以通过使用纠缠量子态解决问题比经典计算机更快。这些状态的比特信息在某些时间点重叠，计算机有潜力解决经典计算机无法在合理时间内解决的问题。

2019年晚夏，量子计算又取得了重大进展，当时一台量子计算机能够比最快的经典计算机更快地解决一个特定问题。

尽管近期取得了进展，但仍然存在许多挑战。一些“量子算法”由于错误率高，无法在量子硬件上计算。

新语言：Silq

当前的量子编程语言与特定的硬件密切相关，这些语言难以处理并且会产生太多错误。这是因为实施量子算法需要非常详细的指令。

Silq被开发来克服这个挑战。

“Silq是第一个不主要围绕硬件的构造和功能设计，而是围绕程序员解决问题的思维方式设计的量子编程语言——而不需要他们了解计算机架构和实现的每个细节，”博士生本杰明·比什塞尔说，他负责监督Sliq的开发。

Silq是第一个高级编程语言，用于量子计算机，这意味着它更具表达力，需要更少的代码来描述复杂的任务和算法。这种语言更容易被程序员使用，可以应用于不同的计算机架构。

新开发的语言还解决了错误问题。经典计算机使用自动擦除值的方法来释放内存，这被称为“垃圾回收”。在量子计算机中，这是一个更大的问题，因为量子纠缠可能会导致以前计算的值与当前值相互作用。这可能会导致计算的干扰，因此需要使用高级计算技术。

“Silq是第一个可以自动识别和擦除不再需要的值的编程语言，”比什塞尔解释说。

为了实现这一点，只使用不包含任何特殊量子操作的编程命令来执行其反计算方法。

“我们的四人团队在两年内的工作中取得了突破，这得益于语言设计、量子物理和实现方面的不同专业知识的结合。如果其他研究和开发团队采用我们的创新，这将是一次伟大的成功，”比什塞尔说。他们的方法是用在他们的反计算方法中。