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Introducción a los lenguajes de computación cuántica

Lenguajes de computación cuántica QCL

Todos los programas que se han escrito para una computadora tradicional, desde software bancario a procesadores de texto y al navegador que está utilizando para leer este artículo, se han escrito para una arquitectura de computadora tradicional, es decir, una arquitectura basada en bits, es decir, 1s y 0s.

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Las computadoras cuánticas, sin embargo, se basan en qubits. Por lo tanto, ninguno de los programas que se han escrito para una computadora tradicional funcionará en un procesador completamente basado en qubit.

Las compañías de tecnología masivas y multinacionales están compitiendo para completar una computadora qubit en funcionamiento con suficiente poder de procesamiento para significar algo. Pero cuando finalmente lo hacen, ¿cómo van a ejecutar un programa en él?

Los lenguajes de computación cuántica son una forma de los científicos de la computación de abstraer la computación de las matemáticas complejas subyacentes y la física teórica en una computadora cuántica.

En este momento hay solo unos pocos, pero están diseñados para parecerse lo mejor posible a los lenguajes informáticos tradicionales existentes para reducir la barrera de entrada para que los ingenieros de software escriban programas para computadoras cuánticas.

En este artículo, vamos a hablar sobre el lenguaje de computación cuántica (QCL). QCL fue el primer lenguaje de programación cuántico hecho para parecerse a los lenguajes cuánticos existentes. Su creador, Bernhard Ömer, específicamente quería que se pareciera a C y Pascal.

Entonces, sin más preámbulos, presentamos QCL:

Caracteristicas :

Para ayudar a los programadores a hacer la transición de las computadoras tradicionales a las computadoras cuánticas, QCL está dotado de varias características de la mayoría de los otros lenguajes de computadora orientados a objetos.

QCL admite muchos tipos de datos que se consideran fundamentales para la programación moderna, incluidos ints, booleanos, cadenas, vectores y matrices.

QCL también admite muchas funciones integradas que se pueden encontrar en otros lenguajes de programación comunes, como Java, C ++ y Python. Estas funciones incluyen funciones matemáticas como sin, cos y tan, así como funciones como print.

Sin embargo, QCL también admite tipos de datos específicos cuánticos, así como funciones específicas cuánticas.

QCL introduce el registro cuántico, llamado qureg. El qureg se considera el tipo de datos cuánticos básicos en QCL.

El qureg se interpreta como una matriz de qubits . Recuerde cómo puede declarar un número entero de la siguiente manera en C ++:

int i;

En QCL, uno puede declarar un qureg de la siguiente manera:

qureg qu1 [2];

El fragmento de código anterior indica un qureg de tamaño dos, que puede considerarse como una matriz vacía de tipo qubit de tamaño 2.

QCL también tiene funciones cuánticas específicas. La más notable es la transformación de Hadamard.

La transformación de Hadamard se usa como una rotación de un qubit. Mapea efectivamente los estados base de un qubit a un conjunto de estados superpuestos.

Se llama QCL con un simple:

H (qureg q).

QCL también permite operadores definidos por el usuario. Entonces uno podría escribir fácilmente sus propias funciones en QCL para manipular una computadora cuántica. Uno hace esto llamando a la palabra clave del operador.

ejemplo de operador (qureg qu

{

H (qu);

! H (qu);

}

Volcado :

La característica más intrigante de QCL en mi mente es el comando dump (). Cuando se llama volcado, el programa descarta el estado actual de todos los qubits en el programa en términos de sus estados base:

Produce algo como esto:

volcado: ESTADO: 2/16 qubits asignados, 14/16 qubits libres 0.35355 | 0> + 0.35355 | 1>…. etc.

QCL es un lenguaje de programación imperativo, lo que significa que está orientado a objetos y se asemeja a los lenguajes informáticos tradicionales existentes. 

También hay un grupo de lenguajes funcionales de programación cuántica, los más importantes son QFC y QPL, ambos creados por Peter Selinger. 

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