“新書訪談”致力於邀請各學科的作者為讀者介紹最新出版的新書以及他們所在研究領域的工作。本期，我們很榮幸地邀請到郭國平教授來介紹由他及其團隊撰寫的新書《量子計算與編程入門》。
01 作者介紹
About the Author
郭國平 教授
中國科學技術大學教授、博士生導師
中科院量子信息重點實驗室副主任
郭國平，中國科學技術大學教授、博士生導師，中科院量子信息重點實驗室副主任，中國科學技術大學微電子學院副院長，中國科學技術大學先進技術研究院副院長。國家重點基礎研究發展計劃項目A類首席科學家，國家傑出青年基金獲得者，長江教授青年學者，國家“萬人計劃”領軍人才。合肥本源量子計算科技有限責任公司創始人兼首席科學家。
02 關於本書
About the Book
《量子計算與編程入門》是關於量子計算與編程入門的專業書籍，書中詳細介紹了量子計算的背景知識、基礎概念、實現的硬件基礎和一些重要量子算法的編程。全書共5章，主要內容包括：背景知識、量子計算基礎、量子計算機硬件基礎、量子算法與編程、量子計算前沿話題，書末附有量子計算數學基礎、量子編程工具的安裝與配置、量子化學工具的安裝與使用。本書可作為量子計算與編程的入門書籍，供量子計算愛好者學習和了解未來科技發展方向；亦可作為量子計算入門課程的教程或參考書，供研究生、教師和科研人員閱讀參考。
03 作者專訪
Interview
Q
在《量子計算與編程入門》一書中，重點介紹的QPanda是一款什麼樣的軟件？
操作量子計算機與操作經典計算機類似，也需要複雜的算法、編譯器、編程語言、應用軟件等。QPanda是一款適由本源自主研發的用於量子計算的開源的編程框架，它可以用於構建、運行和優化量子算法，是本源量子計算系列軟件的基礎庫。
在本源量子的軟件研發中，我們首先研發了自己的量子計算指令集Origin IR，它是基礎的量子計算程序彙編語言，其作用是可以向量子計算的計算設備發送基本操作指令，你可以將它理解為一種指示，指示量子計算設備如何執行量子程序的要求。
可我們在寫具體的量子程序時僅僅使用這個基本指令顯然不夠，所以本源研發團隊2018年1月開發了一套量子軟件開發套件:Quantum Programming Architecture for NISQ Device Application（適用於NISQ設備的量子編程框架） ,稱之為QPanda。使用這個完整的開發套件，我們可以實現量子軟件的編寫、測試等一系列操作。由於QPanda是用C++語言編寫的，所以開發人員在使用的時候能夠快速上手，同時它也支持以QRunes和QASM書寫的國際主流量子語言，其開發量子軟件的能力與國際上同類產品不相上下。
Q
目前國際上量子軟件發展如何？
國際上，量子軟件發展的佈局早、出發早、較為系統化。在企業層面，像微軟、谷歌、IBM這些大公司5-6年前就已經在積極參與量子軟件的開發。而在學校的科研層面，他們已經進行了十多年的研究。而國內在近一兩年才開始重視量子軟件。同時，國際上非常重視軟硬件的協同發展。谷歌、IBM量子硬件技術的發展也助推了軟件的發展。國外企業也非常重視推廣和用戶習慣的養成，谷歌和IBM已經開展了很多在線量子編程教育、推廣工作。
並且，國外有非常多初創公司參與量子軟件尤其是量子應用軟件的開發，他們已經形成了與傳統軟件一樣，成體系的發展模式。很多初創公司會基於IBM或者谷歌的底層的編程等根目錄軟件系統，進行金融、製藥、材料等各行各業應用程序、應用案例的開發，從而形成量子軟件的產業生態。
Q
國內的量子軟件發展情況怎麼樣？與國外差距如何？
與國際先進水平相比，我國量子軟件差距明顯，但差距也不是絕對的。
我國量子軟件發展滯後，在進行硬件開發時，我們發現國內相關的量子軟件產品十分匱乏，往往需要從事硬件開發的人著手進行研發。同時，在政策層面對量子軟件的投入也稍顯不足。目前，我國一些科技公司都開始從事量子軟件的研發推廣。但我們量子軟件的從業人員、資金投入與國外相比仍有幾個數量級的差距。
差距不是絕對的，是因為量子軟件還處在早期的發展階段。現在，我們還有機會去推廣自己的標準、操作系統、根目錄軟件。一旦錯過這個窗口期，我國就又會失去培養用戶使用習慣，建立量子軟件生態圈的機會。
Q
在量子計算推廣應用方面，您的團隊做出了哪些努力？
國外軟件巨頭對於自身產品的背書以及用戶固有的使用習慣，導致我國量子軟件的市場接受度不足。本源團隊正在自主開發國產量子軟件、量子操作系統、量子編程語言。在用戶層面，我們開發出與國際同類產品具備相應功能的國產量子軟件，並在國際平臺上開源，同時，我們還上線了本源開源社區，供用戶交流反饋。人才教育上，我們正在積極推動量子教育生態的建設，面向不同層次人群，先後推出了量子計算在線教育平臺——本源溯知、第一代量子學習機、量子計算與編程教材《量子計算與編程入門》、涵蓋多種物理體系的量子計算全物理體系學習機，並向社會大眾免費開放了國內首個量子計算教育科普基地——本源量子計算體驗中心，讓更多的人使用國產量子軟件，推動我國量子計算軟硬件協同發展。
Q
《量子計算與編程入門》這本書對於想學習量子計算的讀者有什麼作用？
《量子計算與編程入門》是第一部由國內團隊用中文撰寫的專業的量子計算與編程教材。它拋開復雜的量子力學公式，從量子計算的必要概念入手，結合實操代碼，圍繞量子計算典型的算法進行詳細介紹。它簡化了量子力學中複雜概念，覆蓋了需要的全部數學知識，對軟件、計算機相關背景的量子計算愛好者而言，是一本相當實用的入門教材。
*感謝郭國平教授及其團隊提供以上訪談內容。
量子計算與編程入門
郭國平，陳昭昀，郭光燦 著
ISBN 978-7-03-064990-4
責任編輯: 周 涵
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進入“量子科學專題”
本期編輯丨王芳
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