在2020 PLDI [1]会议上（程序语言和编译技术领域的顶级会议），苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的计算机科学教授Martin Vechev介绍了一种量子计算机的高级编程语言Silq[2]，使其可以像传统计算机一样简单，可靠且安全地对量子计算机进行编程。与现有的其它编程语言相比，该语言更安全、更简单、更快、更直观且更易于理解，它使程序员能够更好地对量子计算机进行编程，从而能够充分利用量子计算机的潜力。该算法已发布在其官网[3]上。如今，量子编程语言已与特定硬件紧密联系在一起。它们精确地描述了底层电路的行为。对于程序员而言，这些“硬件描述语言”既麻烦又容易出错，因为各个编程指令必须非常详细，才能明确描述实现量子算法所需的细节。利用量子计算的潜力不仅需要最新的技术，还需要一种描述量子算法的量子编程语言。原则上，算法是解决问题的“配方”。一种编程语言描述了该算法，以便计算机可以执行必要的计算。ETH 研究人员发现当他们想要去解决量子计算中更高级的问题时，现存量子计算机编程语言，如Microsoft的Q＃和IBM的Qiskit等软件开发工具包（SDK）不能满足其需求，于是，Silq便诞生了。
图2 | Grover算法演示，（来源：ETH ）
Silq的核心是非计算（Uncomputation），它是从量子计算机的技术细节中抽象出来的高级编程语言，它可以用更少、更简洁的代码描述复杂的任务和算法，其不是围绕硬件的结构和功能，其立足于程序员只想以最简单的方式解决问题的视角，让程序员无需了解计算机体系结构和实现的每个细节，便可实现他们的诉求。
图3 | 与量子线路进行比较，（来源：ETH ）
计算机通过几个中间步骤来计算任务，这些步骤会创建中间结果或临时值。为了释放内存，传统计算机会自动删除这些值。由于多余的临时值已被丢弃，计算机科学家将其称为“垃圾收集”。而在量子计算机中，由于量子纠缠的特殊性质，这种处理变得更加棘手，因为先前计算的值可能与当前值发生交互，从而干扰正确的计算。因此，在量子计算机上清除这些临时值需要一种更高级的非计算技术。
图4 | Silq官方展示效果图 （来源：ETH Zurich））这意味着，即使您想在量子计算机上做相对简单的计算，比如添加整数，您也必须考虑在这个过程中创建的所有临时值，并显式地处理它们。即必须想办法处理此类垃圾（例如需要丢弃的临时值）。而基本上现有的量子语言都迫使使用者在非常低的抽象水平上工作，考虑所有临时值。这从根本上阻止了更高级别的思考。
虽然当前的量子语言试图解决此问题，但方式都相对复杂，而Silq可以立即进行安全、自动的计算。
Silq是第一种自动识别并清除临时值的编程语言，其通过运用经典编程语言的知识实现这一点，Silq的自动非计算方法只使用编程，没有任何特殊的量子的命令操作。
因此，其生成的程序比使用Q＃和Quipper 编写的程序要短得多，并且使用的量子语言要少得多。研究人员将其命名为“qfree”。
对于编程人员而言，编写底层程序更容易出错，这使得理解算法实际上在做什么变得更加困难。因此，Silq还具有一个重要功能，那便是其编译器类型检查器还试图防止程序员犯常见错误。
除此之外，该团队还研究了经典语言(比如所有权类型Ownership Types、线性类型Linear Type 等)的最新发展，并在量子计算的背景下实现了这些技术，并通过Silq得以体现。
Vechev团队表示，尽管Silq在编程语言取得了重大的突破，但是，团队还会不断对其进行完善，希望通过该语言的进步，激发量子编程语言的进一步发展以及促进量子算法理论的研究进展。
参考链接：
[1]https://pldi20.sigplan.org/
[2]https://dl.acm.org/doi/10.1145/3385412.3386007
[3]https://silq.ethz.ch/
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