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{{Infobox programming language|title=Q#|paradigm=[[多范式]]：[[量子编程|量子]]，[[函数式编程|函数式]]，[[指令式编程|指令式]]|designer=[[微软研究院]]（量子架构与计算组，QuArC）|developer=[[微软]]|released={{start date and age|2017|12|11}}|typing=[[静态类型|静态]]，[[强类型]]|platform=[[通用语言架构]]|File extensions=.qs|file extensions=.qs|website=[https://docs.microsoft.com/en-us/quantum Microsoft Quantum] ([https://github.com/Microsoft/Quantum GitHub])|influenced by=[[C♯]], [[F♯]]|latest release version=0.3.1811.1501|latest release date={{start date and age|2018|11|22}}}}
'''Q#'''（发音为Q sharp）是一种用于表达量子算法的特定领域编程语言。<ref name=":1">{{Cite web|url=https://docs.microsoft.com/en-us/quantum/quantum-qr-intro?view=qsharp-preview|title=Intent and product brand in a unique string of 43-59 chars including spaces|last=QuantumWriter|language=en-us|website=docs.microsoft.com|access-date=2017-12-11|archive-date=2017-12-12|archive-url=https://web.archive.org/web/20171212084339/https://docs.microsoft.com/en-us/quantum/quantum-qr-intro?view=qsharp-preview|dead-url=no}}</ref> 它最初作为量子开发套件的一部分由[[微软]]公开发布。<ref name=":0">{{Cite news|url=https://cloudblogs.microsoft.com/quantum/2017/12/11/announcing-microsoft-quantum-development-kit/|title=Announcing the Microsoft Quantum Development Kit|language=en-US|access-date=2017-12-11|archive-date=2017-12-11|archive-url=https://web.archive.org/web/20171211164623/https://cloudblogs.microsoft.com/quantum/2017/12/11/announcing-microsoft-quantum-development-kit/|dead-url=no}}</ref>

== 历史 ==
在2017年9月26日的Microsoft Ignite主题演讲中，微软宣布他们将发布一种专门针对量子-{zh-hans:计算机;zh-hant:電腦}-的新编程语言。<ref>{{Cite news|url=https://cloudblogs.microsoft.com/quantum/2017/09/26/microsoft-announces-quantum-computing-programming-language/|title=Microsoft announces quantum computing programming language|accessdate=2017-12-14|language=en-US|archive-date=2017-12-14|archive-url=https://web.archive.org/web/20171214124411/https://cloudblogs.microsoft.com/quantum/2017/09/26/microsoft-announces-quantum-computing-programming-language/|dead-url=no}}</ref> 2017年12月11日，微软将Q#作为量子开发套件的一部分正式发布。

== 用法 ==
Q#仅可作为Visual Studio的单独下载的扩展名提供。<ref>{{Cite web|url=https://docs.microsoft.com/en-us/quantum/quantum-installconfig?view=qsharp-preview|title=Setting up the Q# development environment|accessdate=2017-12-14|last=QuantumWriter|language=en-us|archive-date=2017-12-14|archive-url=https://web.archive.org/web/20171214124829/https://docs.microsoft.com/en-us/quantum/quantum-installconfig?view=qsharp-preview|dead-url=no}}</ref> [https://web.archive.org/web/20181123065702/https://marketplace.visualstudio.com/items?itemName=quantum.DevKit Quantum开发套件]附带一个能够运行Q#的量子模拟器。

为了调用量子模拟器，使用另一种[[.NET框架]]，它为模拟器提供（经典）输入数据，并从模拟器中读取（经典）输出数据。

== 設計 ==
Q#的設計目的是爲了擺脫傳統計算機語言對於暢通-{zh-hans:[[電子計算機]];zh-hant:電子[[電腦]]}-編程模型的思維模式，轉而通過更加專注算法的方式來對量子-{zh-hans:計算機;zh-hant:電腦}-能夠擁有更爲良好的適配，而且傳統語言一般不支援對於量子位元的控制。Q#的針對目標是大量使用量子計算的應用程式的高效率開發，而不是簡單算法的固定實現。<ref>{{Cite news|url=https://blogs.msdn.microsoft.com/visualstudio/2018/11/15/why-do-we-need-q|title=Why do we need Q#?|accessdate=2018-11-23|language=en-US|archive-date=2018-11-23|archive-url=https://web.archive.org/web/20181123202533/https://blogs.msdn.microsoft.com/visualstudio/2018/11/15/why-do-we-need-q/|dead-url=no}}</ref>

== 功能 ==
Q#的一個主要特徵是能夠為算法創建并且能夠使用[[量子位元]]，因此Q#的能力中最爲突出的就是能夠通過[[受控反閘]]和[[阿达马变换|阿達馬變換]]進行[[量子纏結]]并且引入量子位元的[[叠加原理|叠加]]。個別地來説，有[[托佛利閘]]、[[泡利矩陣|包立矩陣]]等，更多内容詳見[[量子閘]]。

==== Q#等編譯運行特徵： ====

* 基於抽象量子位元而不是物理量子位元；
* 允許集成使用[[量子计算机|量子計算]]和[[電子計算機|經典計算]]；
* 能夠表達例如[[量子相位估計算法]]（Quantum Phase Estimation Algorithm）、[[幅度放大]]（Amplitude Amplification）等高階算法；
* 采用操作伴隨的高階變換可被原生表達；
* 可以被位圖編譯器委托的邏輯閘編輯、序列優化、輔助管理等；
* 算法遵守物理法則，例如不能複製量子位元、除了模擬器調試的模擬狀態，實際物理環境下不能監視量子狀態。

最終能夠與Q#結合的硬體堆棧有望能夠將[[量子位元]]實現在[[量子拓朴計算]]中。當前量子開發套件附帶的量子模擬器能夠在使用者機器上處理多達32個量子位元，在[[Azure Linux|Azure]]上可處理多達40個量子位元。

== 檔案以及資源 ==
目前，可用於Q#的資源很少，但官方文檔已發佈有[https://docs.microsoft.com/en-us/quantum/?view=qsharp-preview Microsoft Developer Network：Q#]{{Wayback|url=https://docs.microsoft.com/en-us/quantum/?view=qsharp-preview |date=20181121232014 }}、[https://github.com/Microsoft/Quantum/ Microsoft Quantum Github]{{Wayback|url=https://github.com/Microsoft/Quantum/ |date=20181026051344 }}。其中在Github上的項目也是一個大型示例項目程式的集合，其實現了各種量子算法以及調試模型。

微軟在[[Codeforces]]上也主持過一場[https://web.archive.org/web/20181119064628/https://codeforces.com/msqs2018 量子編碼競賽]，並在當時提供了相關材料以幫助回答部落格文章中所提到的問題，以及教程中問題的詳細解決方案。

微軟提供了一系列的[https://github.com/Microsoft/QuantumKatas 學習練習]{{Wayback|url=https://github.com/Microsoft/QuantumKatas |date=20181028223120 }}，以幫助學習Q#。其中包含各種資源的鏈接以及問題的解決方案。

== 語法 ==
Q#在語法上與[[C♯|C#]]和[[F♯|F#]]類似，但也有一些顯著差異。

==== 與C#的相似之處： ====

* 使用namespace來隔離程式碼；
* 所有語句均使用分號;來結尾；
* 均使用大括弧{}來限定範圍；
* 使用連續的雙斜綫//來添加單行注釋；
* 一些基元變量數據類型相同，例如:Int、Double、String、Bool等，但是在Q#中全部使用大寫字母開頭，而在C#中使用關鍵字來聲明時為小寫字母開頭，不過在C#中使用FCL類型名稱時可以表示為大寫開頭，而且C#中的int為32位元，而Q#中為64位元<ref>{{Cite web|url=https://docs.microsoft.com/en-gb/quantum/language/type-model?view=qsharp-preview|title=Q# type model|accessdate=2018-11-23|last=QuantumWriter|work=docs.microsoft.com|language=en-us|archive-date=2018-11-16|archive-url=https://web.archive.org/web/20181116215803/https://docs.microsoft.com/en-gb/quantum/language/type-model?view=qsharp-preview|dead-url=no}}</ref>；
* 量子比特的分配被放置在using語句塊當中；
* 使用return關鍵字返回結果。

=== 與F#的相似之處： ===

* 使用let或mutable來聲明變量<ref name=":1" />；
* 使用頭等函數模式；
* 使用open關鍵字導入模塊；
* 數據類型在變量名稱之後聲明；
* 使用連續的兩個英文半角句號..來進行範圍運算；
* 使用for..in循環；
* 每個操作和函數都必須有一個返回值，沒有void類型。相對應的，使用放回一個空元組()來取代void；
* 記錄數據類型的定義。

==== 差異： ====

* 使用function關鍵字聲明函數；
* 使用operation關鍵字聲明在量子計算機上的作業；
* 沒有多行注釋；
* 使用斷言來檢查和報告錯誤，而不是擲出例外；
* 文檔使用[[Markdown]]編寫，而不是基於[[XML]]的文檔標記。

== 参考文献 ==
{{Reflist}}

==外部連結==
*[https://docs.microsoft.com/en-us/quantum/quantum-qr-intro?view=qsharp-preview Official documentation]{{Wayback|url=https://docs.microsoft.com/en-us/quantum/quantum-qr-intro?view=qsharp-preview |date=20180702150825 }}

{{quantum computing}}
{{Common Language Infrastructure}}

[[Category:微軟]]
[[Category:程式語言小作品]]
[[Category:程序设计语言]]
[[Category:2017年建立的程式語言]]

Q Sharp - 版本历史

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