Um pequeno guia para os conceitos básicos de programação de computadores quânticos é apresentado

Especialistas do Laboratório Nacional de Los Alamos, encomendado pelo Departamento de Energia dos EUA, criaram e disponibilizaram ao público um pequeno guia sobre os fundamentos da programação de computadores quânticos. O guia é destinado a programadores que desejam entrar no mundo da computação quântica. O documento discute em detalhes os princípios do hardware quântico e 20 algoritmos quânticos populares.

Computador quântico IBM Q System One. Fonte da imagem: IBM

O manual em formato PDF em inglês pode ser baixado neste link nesta página. Entre os 20 algoritmos revisados, existem alguns fundamentais como o algoritmo de Grover para pesquisar bancos de dados e muito mais, e o algoritmo de Shor para fatorar inteiros. Para conectar os algoritmos ao hardware quântico, o guia explica sua implementação no computador quântico IBM QX4 de 5 qubits da IBM e em outros sistemas. Em cada caso, os autores discutem os resultados da implementação e explicam as diferenças entre um simulador e a execução em plataformas de hardware reais.

«Escrever algoritmos quânticos é radicalmente diferente de escrever programas para computação clássica e requer alguma compreensão dos princípios quânticos e da matemática por trás deles, disse Andrey Yuryevich Lokhov, cientista do Laboratório Nacional de Los Alamos e principal autor do guia recentemente publicado para ACM Transactions on Computação Quântica. “Nossa orientação ajudará os programadores quânticos a começar nesta área, que se desenvolverá à medida que mais e mais computadores quânticos com mais e mais qubits se tornarem comuns”.

A primeira seção do guia cobre os fundamentos da programação de computadores quânticos, explicando qubits e sistemas de qubits, os conceitos quânticos fundamentais de superposição e emaranhamento e medições quânticas, antes de passar para um material mais profundo sobre transformações e portas unitárias, circuitos quânticos e algoritmos quânticos.

A seção sobre o computador quântico da IBM abrange o conjunto de portas disponíveis para os algoritmos, as portas físicas reais implementadas, como os qubits são conectados e as fontes de ruído (erros). Em outra seção, diferentes tipos de algoritmos quânticos são considerados. Depois disso, o guia aprofunda 20 algoritmos selecionados com uma declaração de problema, descrição e etapas para implementar cada um em uma plataforma quântica da IBM ou, em alguns casos, em outros computadores.

O material termina com uma extensa lista de links para trabalhos relacionados com uma apresentação detalhada de informações sobre o tema. Se você se interessou, não perca.