Quantencomputer-Programmiersprache Q# wird Open Source

| Redakteur: Sebastian Gerstl

Microsoft hat auf der Build 2019-Konferenz angekündigt, dass es in diesem Sommer auf GitHub Teile seines Quantum Developer Kits als Open Source veröffentlichen wird, darunter den Q#-Compiler und einen zugehörigen Simulator. Auch IBM arbeitet an einem Kit zur Programmierung von Quenatencomputern (im Bild: Ein Testsystem von IBM).
Microsoft hat auf der Build 2019-Konferenz angekündigt, dass es in diesem Sommer auf GitHub Teile seines Quantum Developer Kits als Open Source veröffentlichen wird, darunter den Q#-Compiler und einen zugehörigen Simulator. Auch IBM arbeitet an einem Kit zur Programmierung von Quenatencomputern (im Bild: Ein Testsystem von IBM). (Bild: IBM)

Auf seiner Entwicklerkonferenz Build 2019 hat Microsoft angekündigt, dass Teile seines Quantum Development Kits als Open Source freigegeben werden. Dazu zählen unter anderem der Compiler für die Quantenprogrammiersprache Q# und der zugehörige Simulator.

Quantencomputer mögen derzeit zwar noch weit davon entfernt sein, um massentauglich praktische Anwendung zu finden. Dennoch arbeitet Microsoft bereits eifrig darauf hin, geeignete Werkzeuge zur Programmierung zukünftiger Quantencomputer zu entwickeln. So hatte das Unternehmen seit 2017 unter anderem mit Q# eine Programmiersprache zum Schreiben von Quantencode, einen Compiler für eben diese Sprache, als auch einen Quantensimulator zum testen des geschriebenen Codes angekündigt.

Auf seiner Entwicklerkonferenz Build 2019 verkündete Microsoft nun, dass es diese Bemühungen in den kommenden Monaten Open-Source durchführen wird. Dieser Schritt soll „Quanten-Computing und Algorithmenentwicklung für Entwickler einfacher und transparenter machen“.

Darüber hinaus soll es den akademischen Institutionen die Nutzung dieser Tools erleichtern, als auch ihre Akzeptanz und Verbreitung vorantreiben. Entsprechend der Ankündigung ist der entsprechend freigegebene Code auf der GitHub-Seite von Microsoft verfügbar.

Zuvor hatte das Team bereits eine Reihe von Tools und Beispielen sowie eine Bibliothek von Proben der Quantenchemie im Rahmen von Open-Sourcing zur Verfügung gestellt.

Eigenschaften der Quantencomputer-Programmiersprache Q#

Q# ist eine domänenspezifische Sprache mit einem nativen Typensystem, das neben "klassischen" primitiven Typen auch eine direkte Darstellung von Quantenabstraktionen wie Qubits, Quantenoperationen und Operatoren usw. beinhaltet. Ebenso enthalten die Anweisungen zur Ablaufsteuerung neben for- und repeat-Schleifen, return-Anweisungen und ähnlichen gewohnten Befehlen auch einige wenige Anweisungen, die nur innerhalb von Quantenoperationen verwendet werden können. Dazu gehören using, das den Erwerb eines Qubits ermöglicht, und borrowing, das den temporären Zugriff auf ein Qubit ermöglicht.

Nach Angaben von Microsoft soll sein Quantum Simulator in der Lage sein, bis zu 30 logische Qubits mit 16 GByte Speicher zu simulieren. Programme, die für diesen Simulator geschrieben wurden, werden demnach unverändert auf ihrem Quantencomputer laufen, sobald er verfügbar ist. Derzeit existier allerdings nur diese Simulation; Microsoft hat bislang noch keinen Quantenrechner oder Quantenprozessor vorgestellt.

„Unser Ansatz zur Lösung hartnäckiger Branchenprobleme erfordert neuartige skalierbare Softwaretools, und das Quantum Development Kit bietet dies und unterstützt uns in jedem Schritt unseres Entwicklungsprozesses“, sagte Andrew Fursman, Mitbegründer und CEO von 1QBit, anlässlich der Ankündigung auf der Entwicklerkonferenz.

Beispielcode aus Microsofts Quantencomputer-Programmiersprache Q#.
Beispielcode aus Microsofts Quantencomputer-Programmiersprache Q#. (Bild: Microsoft)

„Wir freuen uns, zwei wichtige Codeproben zur Beschleunigung der Forschung an fortschrittlichen Materialien und der Quantenchemie beisteuern zu können, darunter einen mit Fokus auf Variational-Quantum-Eigensolver (VQE) und einen weiteren mit der Dichtematrix-Einbettungstheorie (DMET), die auf unserer Plattform QEMIST läuft,“ fuhr Fursman fort.

Microsoft ist nicht das erste Unternehmen, das diesen Schritt zur Offenheit tut: IBM stellt beispielsweise mit Qiskit ein eigenes Open-Source-Framework für die Entwicklung von Quantencomputerprogrammen bereit, einschließlich des Aer-Simulators. Auch Rigetti Computing hat viele seiner Tools aus dem Open-Source-Bereich übernommen.

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