当地时间3月29日[1],IBM宣布推出全球首个量子计算机编程的开发者认证[2]。这是有史以来第一个量子计算的认证项目。获得该认证表明已掌握了使用Qiskit的基础技能,而这对于构建和运行量子程序来说至关重要

量子计算将改变我们解决计算机难题的方式,过去几年中,行业发展迅速。IBM Qiskit在2020年举办的全球暑期学校[3],当时已经有数千人参加,并有超过60万人安装了Qiskit[4],一款由IBM开发的开源量子软件开发工具包

一份市场研究报告预测,到2030年,量子计算将成为一个价值650亿美元的产业,由此产生大量新的量子工作岗位[5]。

通过昨日发布的IBM量子开发者认证,IBM为具有各种开发背景的人,提供了一条获得Qiskit编程认证的途径,使他们能够利用自己的量子编码技能,在此新劳动力背景下获得潜在机会。

全球第一个量子开发者认证,IBM官方发布认证考试备考路径-量子客
图1|IBM量子开发者认证(来源:IBM)

所有人都可以通过Qiskit对真正的量子计算硬件进行编程,只需要Python基本的线性代数知识作为先决条件。

自IBM于2017年推出Qiskit以来,成千上万的用户已经利用Qiskit开发了应用程序,维护并改进了代码,还参加了线上/线下的黑客松、暑期学校和其他教育机会,以盘活开源社区。在此之后,IBM认为可以把目光瞄准更高的地方。

随着IBM的量子进程,公司寻求建立一个全球化的、多样化的、基于云计算的开发者生态系统,可以将量子计算技能带到他们自己的社区和行业中。

对于整个量子社区来说,这是一个令人兴奋的机会,能够向潜在雇主展示你精通量子计算机的编程。而对于雇主本身来说,也能够证明他们正在建立一支量子劳动力队伍。同时,也可以将此证书纳入招聘考量范围。

担任技术领导角色的人应当关注该证书,因为这将有助于在其组织中发展量子计算相关业务通过量子开发者认证计划,IBM希望能够帮助有兴趣在这一领域工作的人增加收入潜力。

参与者需要通过Pearson VUE平台获取IBM量子开发者认证,完成全部60道考题,考试以英语的形式在全球范围内提供。

通过考试的人需有使用Qiskit在IBM量子计算机和模拟器上创建和执行量子计算程序的经验,并有能力在几乎没有产品文档、支持或同行协助的情况下执行这些任务

IBM昨日的声明涵盖了一系列认证中的第一项,重点展示对量子计算的熟悉程度,以及使用Qiskit构建和执行量子线路

例如,下面的示例问题取自于认证考试中的一部分,要求开发人员根据不同基数进行测量后,在给定量子状态下初始化的量子比特施加各种旋转,求出结果的概率。回答这个问题需要熟悉纯量子态、量子门和不同基数的测量。

IBM量子开发者认证将挖掘诸如此类的技能,以考察人员对构建量子计算应用程序的熟悉程度。该认证也将随IBM量子硬件和软件一同发展,获得认证的人员能够使用最先进的硬件和应用模块

全球第一个量子开发者认证,IBM官方发布认证考试备考路径-量子客
图2|试题示例(来源:IBM)

考试费用为200美元,但IBM Qiskit团队明白与认证考试相关的费用较为高昂,所以IBM将为前1000名首次参加测试的社区成员提供代金券

对该认证感兴趣的读者可以填写表格[6],随着认证机会越来越多,未来将会扩大代金券的供应范围。

 

备考相关

考试语言为英语,共有60道题目,考生可以通过Pearson VUE平台参加考试[7]。该测试主要考察考生是否能够使用Qiskit定义、执行和可视化量子线路,实现单量子比特和多量子比特门,并理解它们对于量子线路的影响,考生还需利用Qiskit的基本特性来编写量子程序。

在考试之前,考生应了解如何创建、执行和可视化量子线路的结果。考生应对如何建立量子态模型,以及如何使用复杂向量和矩阵来演化量子态有一定的了解。考生还应对泡利矩阵量子态测量概率有一定了解,并熟悉产生贝尔态的常见电路

感兴趣的读者可以通过IBM Quantum Composer[8]和IBM Quantum Lab[9]了解相关内容。

备考期间,IBM建议使用《使用Qiskit学习量子计算》教材[10],重点关注第一章和第二章。复习阶段,IBM建议查看IBM Quantum Lab的教程,重点关注线路和模拟器部分

全球第一个量子开发者认证,IBM官方发布认证考试备考路径-量子客
图3|线路和模拟器部分(来源:IBM Quantum Lab)

最后,IBM希望考生能够深入研究线路、模拟器等课题。可以按如下的路径进行学习

1. 学习量子寄存器,包括经典寄存器和量子寄存器的区别,如何构造单个和多个量子比特寄存器,以及如何将量子寄存器测量为经典寄存器;

2. 知道如何安装Qiskit:

https://qiskit.org/documentation/install.html

3. 能够定义一个量子线路,表示量子比特的状态,并将线路可视化:

https://qiskit.org/documentation/stubs/qiskit.circuit.Gate.html

能够执行单量子比特门和多量子比特门:

https://qiskit.org/textbook/ch-states/single-qubit-gates.html

使用屏障操作:

https://qiskit.org/documentation/stubs/qiskit.circuit.library.Barrier.html

计算线路深度:

https://arnaldogunzi.medium.com/how-to-calculate-the-depth-of-a-quantum-circuit-in-qiskit-868505abc104

并扩展量子线路:

https://qiskit.org/documentation/stubs/qiskit.extensions.Initialize.html

能够执行一个线路:

https://qiskit.org/documentation/apidoc/execute.html

并理解量子寄存器:

https://qiskit.org/textbook/ch-gates/multiple-qubits-entangled-states.html

和经典寄存器:

https://qiskit.org/documentation/stubs/qiskit.circuit.QuantumRegister.html

以及测量:

https://qiskit.org/documentation/stubs/qiskit.circuit.Measure.html

4. 了解运算符:

https://qiskit.org/documentation/tutorials/operators/index.html

以及保真度:

https://qiskit.org/documentation/stubs/qiskit.quantum_info.state_fidelity.html

5. 能够使用模拟器:

https://qiskit.org/documentation/tutorials/simulators/1_aer_provider.html

来运行量子线路:

https://qiskit.org/documentation/apidoc/providers_basicaer.html

包括返回直方图、状态矢量和酉矩阵,哪些模拟器可用,以及如何访问每个模拟器的后端;

6. 了解开放式量子汇编语言OpenQASM,以及如何在Qiskit中使用它:

https://medium.com/qiskit/a-new-openqasm-for-a-new-era-of-dynamic-circuits-87f031cac49

包括为线路返回一个OpenQASM字符串并读取一个QASM文件:

https://github.com/Qiskit/openqasm

7. 知道什么是后端:

https://quantum-computing.ibm.com/docs/manage/account/ibmq

以及如何使用它们:

https://qiskit.org/documentation/stubs/qiskit.providers.ibmq.IBMQBackend.html

包括后端的总体概述和监控作业的状态:

https://medium.com/qiskit/qiskit-backends-what-they-are-and-how-to-work-with-them-fb66b3bd0463

8. 最后,应该高度理解如何将线路的结果可视化。包括绘制线路、绘制数据:

https://qiskit.org/documentation/tutorials/circuits/2_plotting_data_in_qiskit.html、布洛赫矢量(Bloch vector)和多重向量(multivector)、绘制Qsphere、绘制密度矩阵,以及绘制带有误差率的门图。

需要学习的地方看起来很多,但考试的目的是为了确保获得认证的人对如何使用Qiskit对量子计算机进行编程有一个全面的了解

感兴趣的读者,可以按照IBM给出的学习路径,参照上文和参考部分给出的链接,开始学习

 

 

参考:

[1]https://www.ibm.com/blogs/research/2021/03/quantum-developer-certification/

[2]https://www.ibm.com/certify/exam?id=C1000-112

[3]https://medium.com/qiskit/heres-how-i-taught-a-quantum-computing-course-to-over-4-000-students-at-once-d2501843e9a6

[4]https://medium.com/qiskit/celebrating-2020-qiskits-best-year-yet-832ccc34d397

[5]https://www.globenewswire.com/news-release/2020/02/10/1982087/0/en/Quantum-Computing-Market-is-Poised-to-Surpass-64-988-3-Million-By-2030-P-S-Intelligence.html

[6]https://survey.alchemer.com/s3/6267499/Developer-Certification-Signup-Form

[7]https://www.pearsonvue.com.cn/

[8]https://quantum-computing.ibm.com/composer/files/new

[9]https://quantum-computing.ibm.com/lab

[10]https://qiskit.org/textbook/preface.html

 

声明:此文出于传递高质量信息之目的,若来源标注错误或侵权,请作者持权属证明与我们联系,我们将及时更正、删除,所有图片的版权归属所引用组织机构,此处仅引用,原创文章转载需授权。

|编  辑:王嘉雯      |审  校:丁 艳