在过去几年中，量子计算领域不仅经历了硬件方面的增长，在量子算法方面也有长足的进步。随着Noisy Intermediate Scale Quantum（NISQ）计算机（具有约50到100量子比特和高保真量子门的设备）的出现，开发用于探索这些机器强大能力的算法变得越来越重要。在基于NISQ处理器设计量子算法时，需要考虑一个常见的问题，即如何充分利用这些有限的量子设备——使用资源来解决问题中最难的部分，而不是在算法与硬件之间做出映射。此外，一些量子处理器具有复杂的几何约束和其他细微差别，忽略这些将会导致错误或次优的量子计算。

在昨天举行的第一届量子软件和量子机器学习国际研讨会（QSML）上，Google AI Quantum团队发布了Cirq的公开测试版，这是一款用于NISQ计算机的开源框架。Cirq专注于解决近期问题，帮助研究人员了解NISQ量子计算机是否能够解决具有实际重要性的计算问题。Cirq基于Apache 2许可发行，可以自由修改或嵌入到商业或开源的软件包中。

在安装好Cirq后，研究人员就可以为特定的量子处理器编写量子算法。Cirq为用户提供了对量子电路的精确控制，使用原生量子门来指定量子门的行为，将这些量子门适当地放置在设备上，并在量子硬件的约束范围内对这些量子门进行调度。它的数据结构经过优化，可用于编写和编译量子电路，从而让用户能够充分利用NISQ架构。Cirq可以在本地模拟器上运行这些算法，并可以轻松地与未来的量子硬件或更大规模的云端模拟器集成。

这个团队还发布了OpenFermion-Cirq，这是一个基于Cirq的应用程序示例，使用了近期算法。OpenFermion是一个为化学问题开发量子算法的平台，而OpenFermion-Cirq是一个开源库，将量子模拟算法编译成Cirq。该库利用了为量子化学问题构建低深度量子算法的最新进展，帮助用户将化学问题的细节转变为高度优化的可以在特定硬件上运行的量子电路。例如，该库可用于轻松构建量子变分算法，用以模拟分子和复杂材料的特性。

量子计算需要进行大规模的跨行业和学术合作，才能发挥它的巨大潜力。在构建Cirq时，该团队与早期采用者合作，以获得对NISQ计算机算法的反馈和见解。以下是这些早期采用者使用Cirq的工作成果示例：

  • Zapata计算：模拟量子自动编码器（示例代码https://github.com/zapatacomputing/cusp_cirq_demo/，视频教程https://youtu.be/79Hd-M_xN3Q）
  • QC Ware：QAOA实现并集成到QC Ware的AQUA平台（示例代码https://github.com/qcware/public_demos/blob/master/max_cut/max_cut_cirq.py，视频教程https://www.youtube.com/watch?v=pveM3j4uSTo）
  • Quantum Benchmark：与True-Q软件工具集成，用于评估和扩展硬件能力（视频教程https://www.youtube.com/watch?v=JWHWs7R-IRs）
  • 海森堡量子模拟：模拟安德森模型（https://heisenberg.xyz/news/2018/07/heisenberg-cirq/）
  • 剑桥量子计算：专有量子编译器的集成（视频教程https://www.youtube.com/watch?v=f4jhD4J3-W8&feature=youtu.be）
  • NASA：基于QAOA时间规划（https://drive.google.com/open?id=1O-Ar44mJweLmVK3S1sPBrrV8X7ulB7EC）的架构感知编译器和量子计算机模拟器（幻灯片https://drive.google.com/open?id=1EgAzSt8eM9bfRvGqrZ2LQa9rC0diu1tJ）

要了解更多信息，请访问上面给出的链接，很多采用者提供了示例代码。

该团队正在使用Cirq创建可在谷歌Bristlecone处理器上运行的电路。在未来，Bristlecone处理器将会被部署到云端，而Cirq将成为用户为该处理器编写程序的接口。

Cirq代码库地址：https://github.com/quantumlib/Cirq

OpenFermion-Cirq代码库地址：https://github.com/quantumlib/OpenFermion-Cirq

查看英文原文：https://ai.googleblog.com/2018/07/announcing-cirq-open-source-framework.html

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