Lập trình Lượng tử với Qiskit

Qiskit là một bộ công cụ phát triển phần mềm (SDK) mã nguồn mở để làm việc với máy tính lượng tử ở cấp độ mạch, xung và thuật toán. Nó được phát triển bởi IBM và sử dụng ngôn ngữ lập trình Python.

Python được chọn vì cú pháp đơn giản, dễ học và có một hệ sinh thái khoa học dữ liệu và tính toán khoa học khổng lồ. Điều này cho phép các nhà nghiên cứu và lập trình viên dễ dàng tích hợp các công cụ lượng tử vào quy trình làm việc hiện có của họ.

Không. Qiskit đi kèm với các trình giả lập (simulator) hiệu suất cao có thể chạy trên máy tính xách tay của bạn. Bạn có thể xây dựng và kiểm tra các mạch lượng tử của mình trên trình giả lập trước khi gửi chúng đến một thiết bị lượng tử thực.

Bạn cần tạo một tài khoản miễn phí trên IBM Quantum Experience. Sau đó, bạn có thể sử dụng Qiskit để chọn một "backend" (một máy tính lượng tử cụ thể), gửi "job" (mạch lượng tử của bạn) đến nó, và nhận lại kết quả sau khi job được thực thi.

Máy tính lượng tử thực bị ảnh hưởng bởi "nhiễu" (noise) từ môi trường, gây ra lỗi trong tính toán. Trình giả lập lý tưởng không có nhiễu. Sự khác biệt này cho thấy những thách thức trong việc xây dựng phần cứng lượng tử ổn định. Qiskit cũng cung cấp các công cụ để mô phỏng nhiễu và giảm thiểu lỗi.

Một "job" là một yêu cầu thực thi được gửi đến một backend lượng tử. Nó chứa một hoặc nhiều mạch lượng tử và các thông số cấu hình, chẳng hạn như số lần lặp lại phép đo ("shots").

Vì kết quả của một phép đo lượng tử có tính xác suất, chúng ta cần chạy cùng một mạch nhiều lần và thu thập thống kê. "Shots" là số lần mạch được thực thi. Ví dụ, 1024 shots có nghĩa là mạch sẽ được chạy 1024 lần.

Có. Một số framework phổ biến khác bao gồm Cirq của Google, PennyLane của Xanadu (tập trung vào học máy lượng tử), và Q# của Microsoft (một ngôn ngữ lập trình riêng biệt tích hợp với .NET).

Thông thường bao gồm 4 bước: 1. Xây dựng (Build): Tạo một mạch lượng tử và thêm các cổng. 2. Biên dịch (Compile): Dịch mạch của bạn thành các lệnh mà phần cứng cụ thể có thể chạy. 3. Chạy (Run): Gửi job đến backend (trình giả lập hoặc máy thật). 4. Phân tích (Analyze): Thu thập và xử lý kết quả.

Nguồn tốt nhất là tài liệu chính thức của Qiskit, bao gồm sách giáo khoa Qiskit trực tuyến, các hướng dẫn chi tiết và các ví dụ code. Kênh YouTube của Qiskit cũng có nhiều video bài giảng và hội thảo rất hữu ích.