随笔分类 - 量子计算
由于笔者本身从事量子计算行业相关工作，这里会撰写一些科普文档或者优秀论文分享材料
摘要：
本文通过两个案例——旋转矩阵和分子动力学模拟中的SETTLE约束算法，介绍了一下Gimbal Lock问题，简单来说就是，用旋转矩阵去表示三维空间的向量旋转有可能会遇到奇点，使得三维空间原本的三个自由度在某一个点变成两个自由度。而使用我们这里所介绍的四元数Quaternion则不会有这样的问题，同时本文也介绍了一些四元数的基本运算法则和sympy中的代码实现。后续会再单独写三篇博客介绍一下四元数的具体运算细则、四元数在SETTLE算法中的应用以及四元数的物理含义等，敬请期待。
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本文通过两个案例——旋转矩阵和分子动力学模拟中的SETTLE约束算法，介绍了一下Gimbal Lock问题，简单来说就是，用旋转矩阵去表示三维空间的向量旋转有可能会遇到奇点，使得三维空间原本的三个自由度在某一个点变成两个自由度。而使用我们这里所介绍的四元数Quaternion则不会有这样的问题，同时本文也介绍了一些四元数的基本运算法则和sympy中的代码实现。后续会再单独写三篇博客介绍一下四元数的具体运算细则、四元数在SETTLE算法中的应用以及四元数的物理含义等，敬请期待。
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摘要：
量子计算机，是由基本单元量子比特所组成的新型计算体系，通过量子叠加和量子纠缠的特性，来完成对量子态的操纵，最终再通过量子测量获得到想要的计算结果。而在量子计算机上面执行量子化学的任务，被认为是一个非常promising的应用场景，不论是从最初费曼的想法与设计，还是这几年所发展起来的近期量子计算（NISQ）的技术，都对量子计算化学这一新兴研究方向进行了阐述。本文通过最基础的谐振波，讲解到薛定谔方程和动量算符的由来，最终介绍了两种量子化的变换。其实所谓的量子化，都是对表征体系进行了调整。一次量子化将哈密顿量从电子的粒子性带到了量子力学中的波粒二象性，引入了动量算符。二次量子化将动量表象和位置表象变换到粒子数表象，通过统计平均的方法去研究电子在不同轨道之间跃迁时的能量吸收与产生，用于表示体系总能量。
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量子计算机，是由基本单元量子比特所组成的新型计算体系，通过量子叠加和量子纠缠的特性，来完成对量子态的操纵，最终再通过量子测量获得到想要的计算结果。而在量子计算机上面执行量子化学的任务，被认为是一个非常promising的应用场景，不论是从最初费曼的想法与设计，还是这几年所发展起来的近期量子计算（NISQ）的技术，都对量子计算化学这一新兴研究方向进行了阐述。本文通过最基础的谐振波，讲解到薛定谔方程和动量算符的由来，最终介绍了两种量子化的变换。其实所谓的量子化，都是对表征体系进行了调整。一次量子化将哈密顿量从电子的粒子性带到了量子力学中的波粒二象性，引入了动量算符。二次量子化将动量表象和位置表象变换到粒子数表象，通过统计平均的方法去研究电子在不同轨道之间跃迁时的能量吸收与产生，用于表示体系总能量。
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摘要：
量子的世界与经典的世界存在着信息的隔阂，我们可以通过多个量子比特所构成的量子态去存储大量的信息，以及进行规模大到经典计算机所无法执行的运算。但是毕竟我们还依然生活在经典的世界中，最终我们还是需要将量子态坍缩到经典比特再进行读取，而这个使得量子态坍缩的过程，就是一种量子测量的方法。通过大量的量子测量，我们就可以近似的获得到量子态矢量中所存储的信息。
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量子的世界与经典的世界存在着信息的隔阂，我们可以通过多个量子比特所构成的量子态去存储大量的信息，以及进行规模大到经典计算机所无法执行的运算。但是毕竟我们还依然生活在经典的世界中，最终我们还是需要将量子态坍缩到经典比特再进行读取，而这个使得量子态坍缩的过程，就是一种量子测量的方法。通过大量的量子测量，我们就可以近似的获得到量子态矢量中所存储的信息。
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摘要：
量子计算是一门当下非常火热的技术，抛开个别企业对量子计算的过分吹嘘不谈，其本身是一门非常有意义的跨学科研究领域。本文仅从非物理科班专业的角度——用矩阵的语言去描述量子计算的基础单元和基础操作，包含量子态的含义、单比特量子门操作以及两比特量子门操作的矩阵形式。并且附带一定的物理图像，这一点其实非常重要，如果不断的推导公式，最终有可能迷失了其物理图像，这就脱离了我们做研究的初衷。
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量子计算是一门当下非常火热的技术，抛开个别企业对量子计算的过分吹嘘不谈，其本身是一门非常有意义的跨学科研究领域。本文仅从非物理科班专业的角度——用矩阵的语言去描述量子计算的基础单元和基础操作，包含量子态的含义、单比特量子门操作以及两比特量子门操作的矩阵形式。并且附带一定的物理图像，这一点其实非常重要，如果不断的推导公式，最终有可能迷失了其物理图像，这就脱离了我们做研究的初衷。
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摘要：本文主要从工程实现的角度，讲解在ProjectQ开源量子计算模拟器框架中，实现量子门操作分解与输出的方法。通过这个方法，可以限制量子指令集的范围，将量子算法中不被支持的量子门操作等价（或近似地）变化到量子硬件体系所支持的量子指令集上。
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摘要：本文通过一个量子计算模拟器产生随机数的案例，介绍了python函数调用关系图绘制的工具pycallgraph的安装和使用。该工具可以帮助我们更快的梳理一个全新的python软件，从调用关系和架构图来入手对一个软件的分析，会使得我们事半功倍。
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摘要：通过量子线路模型，我们可以得到一个量子的真随机数产生器，本文给出了一个基于ProjectQ的模拟实现。同时本文还介绍了python的单元测试库pytest和编码规范测试库flake8的一些常规使用方法。
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摘要：一方面介绍了基于python的量子线路打印项目，区别于量子线路的图像输出，打印输出会更加契合程序猿的阅读习惯。基于该简单示例，可以开发出一个较为优雅的python开源量子线路工程库。这里我们还借用该简单项目，介绍了sphinx自动化文档生成的使用方案。
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摘要：通过使用开源量子计算编程框架ProjectQ，我们可以编译和生成量子线路，并将量子线路输出为字符串或者latex代码格式。根据得到的线路输出，我们还可以对相应量子算法的实现进行资源估计，对于量子算法的科学研究有重要的启发作用。
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摘要：量子态是用于表征一个量子系统所处状态的物理量，在矩阵力学中我们可以将其视为一个普通的矢量，在概率学上我们又可以将其转换为概率分布函数。在获得一个概率分布函数之后，我们自然可以对其进行采样，这就完成了对一个量子系统进行模拟采样的过程。
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摘要：结合Python的魔法函数特性，可以对类和类进行特殊的操作，从本质上说这也是一种模块化封装的手段。另一方面我们结合量子计算模拟这一实际科学问题，通过做一个简单的小项目，可以加深对Python魔法函数的理解。
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摘要：使用张量网络技术可以很好的解决多体物理领域以及量子计算模拟、神经网络训练等领域的诸多问题，通过各种方案优化张量缩并的顺序，可以极大程度上的降低问题所需求解的时间。
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摘要：通过量子绝热算法（Quantum Adiabatic Algorithm）可以求解一般性矩阵的本征态问题，本文将通过一个实际的场景问题来说明量子绝热算法的建模与计算过程。
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摘要：本文重点介绍了绝热演化/量子退火算法的基本原理，及两个基于Python代码编写的实例，以说明绝热演化/量子退火在实际问题求解中的作用。
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