QPanda 2.0 SDK（Quantum Panda 2.0 Software Development Kit）是由本源量子推出的開源量子程序開發(fā)工具包。其支持主流的量子邏輯門操作，并且可對不同平臺下的量子程序進(jìn)行針對性優(yōu)化，可適配多種量子芯片。QPanda 2.0 使用C++語言作為經(jīng)典宿主語言，并支持以QRunes和QASM書寫的量子語言。

目前，QPanda 2.0支持本地仿真運行模式，最高可支持到32位，它集成了量子虛擬機(jī)，封裝了主流的量子算法?？稍跓o芯片支持的情況下驗證量子應(yīng)用的可靠性和有效性。加上增加了控制流的概念使得量子程序可進(jìn)行邏輯判斷，從而符合高級語言的編程習(xí)慣。

在QPanda里，總共由三個過程組成：初始化生成、編譯和運行。

初始化：初始化生成是允許用戶設(shè)計不同的量子線路來處理對應(yīng)需要解決的問題。

編譯：而編譯則是允許用戶重寫它們以在不同的后端運行（比如模擬器，量子芯片，不同公司的量子芯片等）。

運行：即是收集結(jié)果的過程，對于運行后的數(shù)據(jù)采集，取決于程序本身的設(shè)計需求去做相應(yīng)的存儲或者轉(zhuǎn)化，運行的結(jié)果，也依賴于解決問題的需要而定。有的問題，可能需要依賴上一個量子程序運行結(jié)果才能執(zhí)行下一個量子程序，諸如此類。

QPanda的設(shè)計思想

考慮到量子計算的蓬勃發(fā)展和未來的廣泛應(yīng)用，QPanda 2.0做了很多前瞻性的設(shè)計。所以QPanda在設(shè)計時做了以下考慮：

1. 全系列兼容：

QPanda 的目標(biāo)是兼容所有量子計算機(jī)。底層量子計算機(jī)現(xiàn)在由于正處快速發(fā)展期，所以芯片、測控等實現(xiàn)細(xì)節(jié)都不確定。QPanda簡化并規(guī)避了諸多量子計算機(jī)的物理細(xì)節(jié)而為用戶提供了標(biāo)準(zhǔn)化的接口。通過QPanda構(gòu)建的量子計算機(jī)，本身是通過經(jīng)典的程序語言對其進(jìn)行交互，所以它可以被用于任意的云量子計算機(jī)，本地量子計算機(jī)，或者是實驗中的量子原型機(jī)。通過QPanda構(gòu)建的量子應(yīng)用則不會受到硬件變動的影響。

1. 標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)：

QPanda提供了標(biāo)準(zhǔn)化的量子程序（Quantum Program）架構(gòu)。架構(gòu)者認(rèn)為，在量子機(jī)器（Quantum Machine）中執(zhí)行的程序和在經(jīng)典計算機(jī)中執(zhí)行的程序應(yīng)該徹底區(qū)分開來，特別是涉及到經(jīng)典控制的部分。物理上，芯片的退相干（Decoherence）時間極為短暫，這使得量子程序中的控制流并非在狹義的CPU中完成，而更有可能會采用極低延時的FPGA或其它嵌入式器件作為其測控系統(tǒng)實現(xiàn)。我們認(rèn)為，量子機(jī)器包含了量子芯片與其測控系統(tǒng)，一個量子程序被視作是對一個原子的操作，直到執(zhí)行完畢才返回結(jié)果給經(jīng)典計算機(jī)。 量子程序的架構(gòu)包含：量子邏輯門、量子線路、量子分支程序和量子循環(huán)程序。在QPandaa里這幾種元素均以接口的形式被提供，我們提供了一組這些接口的實現(xiàn)類作為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)接口。用戶可以重寫這些接口并將實現(xiàn)類進(jìn)行注冊，系統(tǒng)會選擇用戶的類對默認(rèn)實現(xiàn)類進(jìn)行覆蓋，并且保持其它結(jié)構(gòu)的不變。

1. 標(biāo)準(zhǔn)化量子機(jī)器模型：

我們提供了標(biāo)準(zhǔn)化的量子機(jī)器模型。通常，量子程序是靜態(tài)加載到量子機(jī)器里，并且量子程序本身也是被靜態(tài)地構(gòu)建的。這意味我們可以在量子程序被執(zhí)行前，對量子程序進(jìn)行靜態(tài)檢查和分析，獲取其中的信息（而非執(zhí)行它）。能檢查的要素例如：量子比特是否越界，經(jīng)典寄存器是否超過硬件允許的范圍等等。而能進(jìn)行的預(yù)處理則包含：任意的量子程序被替換到對應(yīng)真實芯片的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和基本邏輯門集合上（硬件兼容），量子程序的運行時長判斷，量子程序的優(yōu)化等等。 量子機(jī)器模型還定義了量子程序的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建過程。例如從量子比特池中申請空閑比特，從內(nèi)存中申請空間，將程序加載到量子機(jī)器中，或者在已有的量子程序中附加一段新的量子程序。和量子程序的部分類似，量子機(jī)器本身的任何架構(gòu)也是接口化的，用戶也可以對接口進(jìn)行覆寫以應(yīng)對不同硬件的需求。

QPanda項目總共包括：

• QPanda SDK：

用于編寫量子程序和應(yīng)用程序的 C++宿主語言工具包。它使用戶能夠方便連接和執(zhí)行量子程序。

• QRunes：

QRunes是本源量子制定的一套量子計算指令集。

• QRunes(QASM) Generator：

QRunes(QASM) Generator 是一個支持以函數(shù)調(diào)用方式生成QRunes指令的C++庫。

• QPanda使用文檔：

提供了QPanda軟件的使用細(xì)節(jié)，以及一些常見算法的案例。包括算法概要，對應(yīng)的量子線路圖，對應(yīng)的QPanda代碼等，旨在指導(dǎo)用戶快速正確的使用QPanda。