第一個Q#程式：量子疊加

在這篇文章裡我們會寫一個Q#程式，Hello world級别的。

對于量子理論，我并不很了解。同僚對于Q#也不太了解。是以這篇文章并不會研究程式運作的原理，隻是看一下結果，表明Q#的能力。

打開已經擴充了Q#能力的VS 2017。建立一個項目，選擇C#下面的Q# Application。起名叫Bell。

VS會幫我們建立好一個Operation.cs檔案和一個Driver.qs檔案。

operation，操作，就類似與C#和java裡的靜态方法。

右鍵qs檔案，将它重命名為Bell.qs。

打開Bell.qs，将操作名Operation改成Set。并添加兩個參數：desired: Result, q1: Qubit。

namespace Quantum.Bell
{
    open Microsoft.Quantum.Primitive;

    operation Set (desired: Result, q1: Qubit) : ()
    {
        body
        {

        }
    }
}      

 在操作體裡面寫如下代碼

let current = M(q1);

            if (desired != current)
            {
                X(q1);
            }      

 Q#的輸入和輸出都是元組，就是用小括号包着的0個或多個參數。它的參數類型和方法傳回值都是後置的，這和其他某些語言比較類似。

操作裡面除了可以有body塊外，還可以有adjoint塊、controlled塊、controlled adjoint塊。這裡沒用上。

接下來和Set平級再加一個操作：

operation BellTest (count : Int, initial: Result) : (Int,Int)
    {
        body
        {
            mutable numOnes = 0;
            using (qubits = Qubit[1])
            {
                for (test in 1..count)
                {
                    Set (initial, qubits[0]);

                    let res = M (qubits[0]);

                    // Count the number of ones we saw:
                    if (res == One)
                    {
                        set numOnes = numOnes + 1;
                    }
                }
                Set(Zero, qubits[0]);
            }
            // Return number of times we saw a |0> and number of times we saw a |1>
            return (count-numOnes, numOnes);
        }
    }      

 這樣Q#的代碼就寫好了。

然後去寫C#驅動。

打開Driver.cs，在Main方法裡寫

using (var sim = new QuantumSimulator())
            {
                // Try initial values
                Result[] initials = new Result[] { Result.Zero, Result.One };
                foreach (Result initial in initials)
                {
                    var res = BellTest.Run(sim, 1000, initial).Result;
                    var (numZeros, numOnes) = res;
                    System.Console.WriteLine(
                        $"Init:{initial,-4} 0s={numZeros,-4} 1s={numOnes,-4}");
                }
            }
            System.Console.WriteLine("Press any key to continue...");
            System.Console.ReadKey();      

現在可以建構了，直接按一下F5就行。

如果輸出是下面這樣 就是可以了

Init:Zero 0s=1000 1s=0
Init:One  0s=0    1s=1000
Press any key to continue...           

如果在BellTest操作中的M方法前加入X方法，結果就會相反：

X(qubits[0]);
                    let res = M (qubits[0]);      

如果把X方法再改成H方法（哈德瑪門），結果就會不一樣

Init:Zero 0s=484  1s=516
Init:One  0s=522  1s=478      

 這個就是傳說中的量子疊加！

關于更多量子門操作的資訊，可以簡單百度一下：

https://baike.baidu.com/item/%E9%87%8F%E5%AD%90%E9%97%A8/12646873?fr=aladdin