从零开始编写量子电路模拟器教程

本教程引导具备编程基础的程序员从零开始构建量子电路模拟器,即使读者几乎没有任何量子计算经验也能上手。虽然开源量子电路模拟器已经存在,但通过自行编写能获得更深入的理解。仅需约1000-2000行代码,无需特殊库支持,就能在个人电脑上模拟多达20+量子位的电路,包括哈达玛门、泡利X/Y/Z门、SWAP门及其他量子逻辑门,并支持控制位与反控制位的任意组合。该团队详解了模拟器的核心算法:用于更新态矢量的量子位级乘法运算,以及求解约化密度矩阵的部分迹运算。研究还探讨了性能优化方法,以及如何计算量子位相位、纯度等统计指标。完整JavaScript实现示例可见https://github.com/MJMcGuffin/muqcs.js,该工作同时演示了如何计算冯·诺伊曼熵、共 concurrence(用于量化纠缠度)和魔法值,相较于其他流行软件包,该实现更小巧且更易于研究。

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