宣布推出 Cirq：NISQ 算法的开源框架

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过去几年中，量子计算不仅在量子硬件的构建方面经历了增长，而且在量子算法的开发方面也经历了增长。随着噪声中型量子(NISQ) 计算机（具有 ~50-100 个量子比特和高保真量子门的设备）的出现，开发算法来了解这些机器的功能变得越来越重要。但是，在 NISQ 处理器上设计量子算法时的一个常见问题是如何充分利用这些有限的量子设备——使用资源来解决问题的最难部分，而不是依靠算法和硬件之间不良映射的开销。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，忽略这些差别要么导致量子计算错误，要么导致计算被修改且不是最优的。*
今天，在第一届量子软件和量子机器学习国际研讨会(QSML) 上，Google AI Quantum 团队宣布了Cirq 的公开 alpha 版本，这是一个用于 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意义的计算问题。Cirq 已获得Apache 2许可，可自由修改或嵌入任何商业或开源软件包中。
安装后，Cirq 可让研究人员为特定量子处理器编写量子算法。Cirq 为用户提供对量子电路的精细控制，使用本机门指定门行为，将这些门适当地放置在设备上，并在量子硬件的约束范围内安排这些门的时间。数据结构针对编写和编译这些量子电路进行了优化，使用户能够充分利用 NISQ 架构。Cirq 支持在模拟器上本地运行这些算法，并旨在通过云轻松与未来的量子硬件或更大的模拟器集成。
我们还宣布发布OpenFermion -Cirq，这是一个基于 Cirq 的应用程序示例，可用于实现近期算法。OpenFermion是一个开发化学问题量子算法的平台，而 OpenFermion-Cirq 是一个将量子模拟算法编译到 Cirq 中的开源库。新库利用构建量子化学问题低深度量子算法的最新进展，使用户能够从化学问题的细节转向高度优化的量子电路，这些量子电路经过定制可在特定硬件上运行。例如，此库可用于轻松构建量子变分算法，以模拟分子和复合材料的特性。 量子计算需要强大的跨行业和学术合作，才能充分发挥其潜力。在构建 Cirq 时，我们与早期测试人员合作，以获得反馈并深入了解 NISQ 计算机的算法设计。以下是这些早期采用者在 Cirq 工作中取得的一些成果：
Zapata 计算：量子自动编码器的模拟（示例代码、视频教程）
QC Ware：QAOA 实施并集成到 QC Ware 的 AQUA 平台（示例代码、视频教程）
Quantum Benchmark：集成 True-Q 软件工具，用于评估和扩展硬件功能（视频教程）
海森堡量子模拟：模拟安德森模型
剑桥量子计算：集成专有量子编译器 t|ket>（视频教程）
NASA：基于时间规划的 QAOA架构感知编译器（幻灯片）和量子计算机模拟器（幻灯片）
要了解有关 Cirq 如何帮助实现 NISQ 算法的更多信息，请访问上面的链接，许多采用者在其中提供了其实现的示例源代码。
今天，Google AI Quantum 团队正在使用 Cirq 创建在 Google 的Bristlecone 处理器上运行的电路。 未来，我们计划在云端提供这款处理器，Cirq 将成为用户为这款处理器编写程序的界面。 同时，我们希望 Cirq 能够提高世界各地 NISQ 算法开发人员和研究人员的工作效率。 请查看Cirq和OpenFermion-Cirq的 GitHub 存储库- 欢迎提交拉取请求！
致谢
我们要感谢 Craig Gidney 领导 Cirq 的开发，感谢 Ryan Babbush 和 Kevin Sung 构建 OpenFermion-Cirq，以及感谢为这两个框架做出代码贡献的众多人士。