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'''Programação quântica''' é o processo de projetar ou [[Linguagem de montagem|montar]] sequências de instruções, chamadas circuitos quânticos, utilizando portas, interruptores e operadores para manipular um sistema quântico visando um resultado desejado ou os resultados de um experimento específico. Algoritmos de circuitos quânticos podem ser implementados em circuitos integrados, conduzidos com instrumentação, ou escritos em uma linguagem de programação para uso com um [[Computação quântica|computador quântico]] ou um processador quântico.

Com sistemas baseados em processadores quânticos, as [[linguagem de programação|linguagens de programação]] quânticas ajudam a expressar [[algoritmo quântico|algoritmos quânticos]] usando construções de alto nível.<ref>{{Cite book| author=Jarosław Adam Miszczak |title= High-level Structures in Quantum Computing | isbn=9781608458516|year= 2012 |publisher= Morgan & Claypool Publishers }}</ref> O campo está profundamente enraizado na filosofia de [[Código aberto|código aberto]] e, como resultado, a maioria do software quântico discutido neste artigo está livremente disponível como [[Software de código aberto|software de código aberto]].<ref>{{Cite web|url=https://github.com/qosf/awesome-quantum-software|title=Comprehensive list of quantum open-source projects|website=Github|access-date=2022-01-27}}</ref>

Computadores quânticos, como aqueles baseados no [[Protocolo KLM]], um modelo de [[computação quântica óptica linear]] (CQOL), utilizam algoritmos quânticos (circuitos) implementados com eletrônicos, circuitos integrados, instrumentação, sensores e/ou por outros meios físicos.

Outros circuitos projetados para experimentação relacionada a sistemas quânticos podem ser baseados em instrumentação e sensores.

== Conjuntos de instruções quânticas ==
Conjuntos de instruções quânticas são usados para transformar algoritmos de nível superior em instruções físicas que podem ser executadas em processadores quânticos. Às vezes, essas instruções são específicas para uma plataforma de hardware específica, por exemplo, [[Armadilha de íons|armadilhas de íons]] ou [[Computação quântica supercondutora|qubits supercondutores]].

=== cQASM ===
cQASM,<ref>{{Cite arXiv|last1=Bertels|first1=K.|last2=Almudever|first2=C. G.|last3=Hogaboam|first3=J. W.|last4=Ashraf|first4=I.|last5=Guerreschi|first5=G. G.|last6=Khammassi|first6=N.|date=2018-05-24|title=cQASM v1.0: Towards a Common Quantum Assembly Language|language=en|eprint=1805.09607v1|class=quant-ph}}</ref> também conhecido como QASM comum, é uma linguagem de montagem quântica independente de hardware que garante a interoperabilidade entre todas as ferramentas de compilação e simulação quântica. Foi introduzido pelo Laboratório QCA na [[Universidade Técnica de Delft|TUDelft]].

=== Quil ===
{{Principal|Quil (arquitetura de conjunto de instruções)}}
[[Quil]] é uma arquitetura de conjunto de instruções para computação quântica que introduziu primeiro um modelo de memória compartilhada quântica/clássica. Foi introduzido por Robert Smith, Michael Curtis e William Zeng em ''Uma Arquitetura de Conjunto de Instruções Quânticas Práticas''.<ref>{{cite arXiv |eprint=1608.03355 |title=A Practical Quantum Instruction Set Architecture |last1=Smith |first1=Robert S. |last2=Curtis |first2=Michael J. |last3=Zeng |first3=William J. |year=2016 |class=quant-ph }}</ref> Muitos algoritmos quânticos (incluindo [[teletransporte quântico]], [[correção de erros quânticos]], simulação,<ref>{{Cite journal|last1=McClean|first1=Jarrod R.|last2=Romero|first2=Jonathan|last3=Babbush|first3=Ryan|last4=Aspuru-Guzik|first4=Alán|date=2016-02-04|title=The theory of variational hybrid quantum-classical algorithms|arxiv=1509.04279|journal=New Journal of Physics|volume=18|issue=2|pages=023023|doi=10.1088/1367-2630/18/2/023023|issn=1367-2630|bibcode=2016NJPh...18b3023M|s2cid=92988541}}</ref><ref>{{cite arXiv |eprint=1610.06910 |title=A Hybrid Classical/Quantum Approach for Large-Scale Studies of Quantum Systems with Density Matrix Embedding Theory |last1=Rubin |first1=Nicholas C. |last2=Curtis |first2=Michael J. |last3=Zeng |first3=William J. |year=2016 |class=quant-ph }}</ref> e algoritmos de otimização.<ref>{{cite arXiv |eprint=1411.4028|title=A Quantum Approximate Optimization Algorithm|last1=Farhi|first1=Edward|last2=Goldstone|first2=Jeffrey|last3=Gutmann|first3=Sam|year=2014|class=quant-ph}}</ref>) exigem uma arquitetura de memória compartilhada.

=== OpenQASM ===
{{Main|OpenQASM}}
[[OpenQASM]]<ref>{{Citation|title=qiskit-openqasm: OpenQASM specification|date=2017-07-04|url=https://github.com/IBM/qiskit-openqasm|publisher=International Business Machines|access-date=2017-07-06}}</ref> é a representação intermediária introduzida pela IBM para uso com [[#Qiskit|Qiskit]] e o [[IBM Quantum Platform|IBM Q Experience]].

=== Blackbird ===
Blackbird<ref>{{Cite web|url=https://quantum-blackbird.readthedocs.io/en/latest/|title=Blackbird Quantum Assembly Language — Blackbird 0.2.0 documentation|website=quantum-blackbird.readthedocs.io|access-date=2019-06-24}}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Weedbrook|first1=Christian|last2=Amy|first2=Matthew|last3=Bergholm|first3=Ville|last4=Quesada|first4=Nicolás|last5=Izaac|first5=Josh|last6=Killoran|first6=Nathan|date=2019-03-11|title=Strawberry Fields: A Software Platform for Photonic Quantum Computing|journal=Quantum|language=en-GB|volume=3|pages=129|doi=10.22331/q-2019-03-11-129|arxiv=1804.03159|bibcode=2019Quant...3..129K |s2cid=54763305}}</ref> é um conjunto de instruções quânticas e representação intermediária usada pela [[Xanadu Quantum Technologies]] e Strawberry Fields. Foi projetado para representar programas quânticos de [[Informação quântica de variáveis contínuas|variáveis contínuas]] que podem ser executados em hardware quântico fotônico.

== Kits de desenvolvimento de software quântico ==
Os kits de desenvolvimento de software quântico fornecem coleções de ferramentas para criar e manipular programas quânticos.<ref>{{Cite journal|last1=Häner|first1=Thomas |last2=Steiger|first2=Damian S.|last3=Svore|first3=Krysta|author3-link= Krysta Svore |last4=Troyer|first4=Matthias|date=2018|title=A software methodology for compiling quantum programs|journal=Quantum Science and Technology|volume=3|issue=2|pages=020501|doi=10.1088/2058-9565/aaa5cc|issn=2058-9565|arxiv=1604.01401|bibcode=2018QS&T....3b0501H |s2cid=1922315 }}</ref> Eles também fornecem os meios para simular os programas quânticos ou prepará-los para serem executados usando [[computação quântica baseada em nuvem|dispositivos quânticos baseados em nuvem]] e dispositivos quânticos auto-hospedados.

=== SDKs com acesso a processadores quânticos ===
Os seguintes [[kit de desenvolvimento de software|kits de desenvolvimento de software]] podem ser usados para executar circuitos quânticos em dispositivos quânticos de protótipo, bem como em simuladores.

==== Perceval ====
Um projeto de código aberto criado por {{interlanguage link|Quandela|fr}} para projetar circuitos quânticos fotônicos e desenvolver algoritmos quânticos, baseado em [[Python (linguagem de programação)|Python]]. As simulações são executadas tanto no próprio computador do usuário quanto na [[computação em nuvem|nuvem]]. Perceval também é usado para se conectar ao processador quântico fotônico baseado em nuvem da Quandela.<ref>{{cite news |title=La puissance d'un ordinateur quantique testée en ligne (The power of a quantum computer tested online) |newspaper=Le Monde.fr |date=Novembro 22, 2022 |url=https://www.lemonde.fr/sciences/article/2022/11/22/la-puissance-d-un-ordinateur-quantique-testee-en-ligne_6151063_1650684.html |publisher=Le Monde}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Heurtel |first1=Nicolas |last2=Fyrillas |first2=Andreas |last3=de Gliniasty |first3=Grégoire |last4=Le Bihan |first4=Raphaël |last5=Malherbe |first5=Sébastien |last6=Pailhas |first6=Marceau |last7=Bertasi |first7=Eric |last8=Bourdoncle |first8=Boris |last9=Emeriau |first9=Pierre-Emmanuel |last10=Mezher |first10=Rawad |last11=Music |first11=Luka |last12=Belabas |first12=Nadia |last13=Valiron |first13=Benoît |last14=Senellart |first14=Pascale |last15=Mansfield |first15=Shane |last16=Senellart |first16=Jean |title=Perceval: A Software Platform for Discrete Variable Photonic Quantum Computing |journal=Quantum |date=Fevereiro 21, 2023 |volume=7 |page=931 |doi=10.22331/q-2023-02-21-931 |arxiv=2204.00602 |bibcode=2023Quant...7..931H |s2cid=247922568 |url=https://quantum-journal.org/papers/q-2023-02-21-931/}}</ref>

==== Ocean ====
Um conjunto de ferramentas de código aberto desenvolvido pela D-Wave. Escrito principalmente na linguagem de programação Python, permite aos usuários formular problemas nos formatos do Modelo de Ising e da Otimização Binária Quadrática Irrestrita (QUBO). Os resultados podem ser obtidos enviando para um computador quântico online no Leap, o Ambiente de Aplicação Quântica em tempo real da D-Wave, máquinas de propriedade do cliente ou amostradores clássicos.
[[File:QProg1-Refreshed.png|thumb|350x350px|Um código de exemplo usando o projectq com Python]]

==== ProjectQ ====
Um projeto de código aberto desenvolvido no Instituto de Física Teórica da [[ETH]], que usa a linguagem de programação [[Python]] para criar e manipular circuitos quânticos.<ref>{{Cite web|url=https://projectq.ch/|title=Home}}</ref> Os resultados são obtidos usando um simulador ou enviando tarefas para dispositivos quânticos da IBM.

==== Qrisp ====
Qrisp é um projeto de código aberto coordenado pela [[Fundação Eclipse]]<ref>{{cite web |title=Eclipse Foundation (website) |url=https://www.eclipse.org/org/foundation/}}</ref> e desenvolvido em [[linguagem de programação Python]] pelo Fraunhofer FOKUS<ref>{{cite web |title=Fraunhofer FOKUS (website) |url=https://www.fokus.fraunhofer.de/}}</ref> Qrisp é uma linguagem de programação de alto nível para criar e compilar algoritmos quânticos. Seu modelo de programação estruturada permite um desenvolvimento e manutenção escaláveis. A sintaxe expressiva é baseada em variáveis em vez de qubits, com a QuantumVariable como classe central, e funções em vez de portas. Ferramentas adicionais, como um simulador eficiente e descompilação automática, complementam o amplo framework.
Além disso, é independente de plataforma, pois oferece compilação alternativa de funções elementares até o nível do circuito, com base em conjuntos de portas específicas do dispositivo.

==== Qiskit ====
{{Principal|Qiskit}}

Um projeto de código aberto desenvolvido pela [[IBM]].<ref>{{Cite web|url=https://qiskit.org/|title=qiskit.org|website=qiskit.org}}</ref> Circuitos quânticos são criados e manipulados usando [[Python (linguagem de programação)|Python]]. Os resultados são obtidos utilizando simuladores que rodam no dispositivo do usuário, simuladores fornecidos pela IBM ou dispositivos quânticos de protótipo fornecidos pela IBM. Além da capacidade de criar programas usando operações quânticas básicas, ferramentas de nível superior para algoritmos e benchmarking estão disponíveis dentro de pacotes especializados.<ref>{{cite web |url=https://qiskit.org/overview/ |title=Qiskit Overview |access-date=2021-02-10}}</ref> Qiskit é baseado no padrão [[OpenQASM]] para representar circuitos quânticos. Ele também oferece suporte ao controle em nível de pulso de sistemas quânticos por meio do padrão QiskitPulse.<ref>{{cite arXiv |eprint=1809.03452|title=Qiskit Backend Specifications for OpenQASM and OpenPulse Experiments|last1=McKay|first1=David C.|last2=Alexander|first2=Thomas|last3=Bello|first3=Luciano|last4=Biercuk|first4=Michael J.|last5=Bishop|first5=Lev|last6=Chen|first6=Jiayin|last7=Chow|first7=Jerry M.|last8=Córcoles|first8=Antonio D.|last9=Egger|first9=Daniel|last10=Filipp|first10=Stefan|last11=Gomez|first11=Juan|last12=Hush|first12=Michael|last13=Javadi-Abhari|first13=Ali|last14=Moreda|first14=Diego|last15=Nation|first15=Paul|last16=Paulovicks|first16=Brent|last17=Winston|first17=Erick|last18=Wood|first18=Christopher J.|last19=Wootton|first19=James|last20=Gambetta|first20=Jay M.|year=2018|class=quant-ph}}</ref>

==== Qibo ====
Uma API de pilha completa de [[código aberto]] para simulação quântica, controle de hardware quântico e calibração desenvolvida por vários laboratórios de pesquisa, incluindo [[Instituto de Inovação em Tecnologia|QRC]], [[Centro de Tecnologias Quânticas|CQT]] e [[Instituto Nacional de Física Nuclear|INFN]]. [https://github.com/qiboteam/qibo Qibo] é um framework modular que inclui vários back-ends para simulação quântica e controle de hardware.<ref>{{Cite journal |last1=Efthymiou |first1=Stavros |last2=Ramos-Calderer |first2=Sergi |last3=Bravo-Prieto |first3=Carlos |last4=Pérez-Salinas |first4=Adrián |last5=García-Martín |first5=Diego |last6=Garcia-Saez |first6=Artur |last7=Latorre |first7=José Ignacio |last8=Carrazza |first8=Stefano |date=2022-01-01 |title=Qibo: a framework for quantum simulation with hardware acceleration |url=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2058-9565/ac39f5 |journal=Quantum Science and Technology |volume=7 |issue=1 |pages=015018 |doi=10.1088/2058-9565/ac39f5 |arxiv=2009.01845 |bibcode=2022QS&T....7a5018E |hdl=2434/887963 |s2cid=221507478 |issn=2058-9565}}</ref><ref>{{Cite journal |last1=Efthymiou |first1=Stavros |last2=Lazzarin |first2=Marco |last3=Pasquale |first3=Andrea |last4=Carrazza |first4=Stefano |date=2022-09-22 |title=Quantum simulation with just-in-time compilation |url=https://quantum-journal.org/papers/q-2022-09-22-814/ |journal=Quantum |language=en-GB |volume=6 |pages=814 |doi=10.22331/q-2022-09-22-814|arxiv=2203.08826 |bibcode=2022Quant...6..814E |s2cid=247518955 |doi-access=free }}</ref> Este projeto visa fornecer um framework de controle de hardware quântico independente de plataforma com drivers para vários instrumentos<ref>{{Cite web|url=https://github.com/qiboteam/qibolab|title=Qibolab|date=Novembro 2, 2022|via=GitHub}}</ref> e ferramentas para calibração, caracterização e validação quânticas.<ref>{{Cite web|url=https://github.com/qiboteam/qibocal|title=Qibocal|date=Novembro 1, 2022|via=GitHub}}</ref> Este framework foca em dispositivos quânticos auto-hospedados, simplificando o desenvolvimento de software necessário em laboratórios.

==== Forest ====
Um projeto de [[código aberto]] desenvolvido pela [[Rigetti]], que utiliza a linguagem de programação [[Python]] para criar e manipular circuitos quânticos. Os resultados são obtidos utilizando simuladores ou dispositivos quânticos de protótipo fornecidos pela Rigetti. Além da capacidade de criar programas usando operações quânticas básicas, algoritmos de nível superior estão disponíveis dentro do pacote Grove.<ref>{{Cite web|url=https://grove-docs.readthedocs.io/en/latest/|title=Welcome to the Documentation for Grove! — Grove 1.7.0 documentation|website=grove-docs.readthedocs.io}}</ref> Forest é baseado no conjunto de instruções [[Quil]].

==== t|ket> ====
Um ambiente de programação quântica e compilador otimizador desenvolvido pela [[Cambridge Quantum Computing]] que visa simuladores e diversos back-ends de hardware quântico, lançado em dezembro de 2018.<ref>{{cite web |title=pytket|website=[[GitHub]]|date=22 Janeiro 2022|url=https://github.com/CQCL/pytket}}</ref>

==== Strawberry Fields ====
Uma biblioteca de [[Software de código aberto|código aberto]] em [[Python]] desenvolvida pela [[Xanadu Quantum Technologies]] para projetar, simular e otimizar circuitos quânticos de variáveis contínuas (CV) em [[óptica quântica]].<ref>{{Cite web|title=Strawberry Fields — Strawberry Fields 0.8.0 documentation|url=https://strawberryfields.readthedocs.io/en/latest/|access-date=2018-09-25|website=strawberryfields.readthedocs.io|language=en}}</ref><ref>{{cite journal|last1=Killoran|first1=Nathan|last2=Izaac|first2=Josh|last3=Quesada|first3=Nicolás|last4=Bergholm|first4=Ville|last5=Amy|first5=Matthew|last6=Weedbrook|first6=Christian|year=2019|title=Strawberry Fields: A Software Platform for Photonic Quantum Computing|journal=Quantum|volume=3|pages=129|arxiv=1804.03159|doi=10.22331/q-2019-03-11-129|bibcode=2019Quant...3..129K |s2cid=54763305}}</ref> Três simuladores são fornecidos - um na base de [[Fock state|Fock]], outro utilizando a formulação Gaussiana da óptica quântica,<ref>{{Cite journal|last1=Weedbrook|first1=Christian|last2=Pirandola|first2=Stefano|last3=García-Patrón|first3=Raúl|last4=Cerf|first4=Nicolas J.|last5=Ralph|first5=Timothy C.|last6=Shapiro|first6=Jeffrey H.|last7=Lloyd|first7=Seth|date=2012-05-01|title=Gaussian quantum information|journal=Reviews of Modern Physics|volume=84|issue=2|pages=621–669|arxiv=1110.3234|bibcode=2012RvMP...84..621W|doi=10.1103/RevModPhys.84.621|s2cid=119250535}}</ref> e um utilizando a biblioteca de aprendizado de máquina [[TensorFlow]]. Strawberry Fields também é a biblioteca para executar programas no hardware fotônico quântico da Xanadu.<ref>{{Cite web|title=Hardware — Strawberry Fields|url=https://strawberryfields.ai/photonics/hardware/index.html|access-date=2021-03-26|website=strawberryfields.ai}}</ref><ref>{{Cite web|title=In the Race to Hundreds of Qubits, Photons May Have "Quantum Advantage"|url=https://spectrum.ieee.org/tech-talk/computing/hardware/race-to-hundreds-of-photonic-qubits-xanadu-scalable-photon|access-date=2021-03-26|website=IEEE Spectrum: Technology, Engineering, and Science News|date=5 Março 2021|language=en}}</ref>

==== PennyLane ====
Uma biblioteca [[open-source|open-source]] em [[Python (linguagem de programação)|Python]] desenvolvida pela [[Xanadu Quantum Technologies]] para [[programação diferenciável]] de computadores quânticos.<ref>{{Cite web|title=PennyLane Documentation — PennyLane 0.14.1 documentation|url=https://pennylane.readthedocs.io/en/stable/|access-date=2021-03-26|website=pennylane.readthedocs.io}}</ref><ref>{{Cite web|date=2021-02-17|title=AWS joins PennyLane, an open-source framework that melds machine learning with quantum computing|url=https://siliconangle.com/2021/02/17/aws-throws-weight-behind-pennylane-open-source-framework-melds-machine-learning-quantum-computing/|access-date=2021-03-26|website=SiliconANGLE|language=en-US}}</ref><ref>{{Cite web|date=2021-02-26|title=SD Times Open-Source Project of the Week: PennyLane|url=https://sdtimes.com/open-source/sd-times-open-source-project-of-the-week-pennylane/|access-date=2021-03-26|website=SD Times|language=en-US}}</ref><ref>{{Cite web|last=Salamone|first=Salvatore|date=2020-12-13|title=Real-time Analytics News Roundup for Week Ending December 12|url=https://www.rtinsights.com/real-time-analytics-news-roundup-for-week-ending-december-12/|access-date=2021-03-26|website=RTInsights|language=en-US}}</ref> PennyLane oferece aos usuários a capacidade de criar modelos usando [[TensorFlow]], [[NumPy]] ou [[PyTorch]], e conectá-los com plataformas de computação quântica disponíveis de [[IBM Quantum Platform|IBMQ]], [[Google|Google Quantum]], [[Rigetti Computing|Rigetti]], [[Quantinuum]]<ref name="auto1">{{Cite web|url=https://www.quantinuum.com/|title=Accelerating Quantum Computing|website=www.quantinuum.com}}</ref> e Alpine Quantum Technologies.<ref name="auto2">{{Cite web|url=https://www.aqt.eu/|title=Home|website=AQT &#124; ALPINE QUANTUM TECHNOLOGIES}}</ref><ref>{{Cite web|title=Plugins and ecosystem — PennyLane|url=https://pennylane.ai/plugins.html|access-date=2021-03-26|website=pennylane.ai|language=en}}</ref>

==== Kit de Desenvolvimento Quântico ====
Um projeto desenvolvido pela [[Microsoft]]<ref>{{Cite web|url=https://learn.microsoft.com/en-us/azure/quantum/|title=Azure Quantum documentation, QDK & Q# API reference - Azure Quantum|website=learn.microsoft.com}}</ref> como parte do [[.NET Framework]]. Programas quânticos podem ser escritos e executados dentro do [[Visual Studio]] e do [[VSCode]] usando a linguagem de programação quântica Q#. Programas desenvolvidos no QDK podem ser executados no Azure Quantum da Microsoft,<ref>{{Cite web|url=https://learn.microsoft.com/en-us/azure/quantum/overview-azure-quantum|title=What is Azure Quantum? - Azure Quantum|website=learn.microsoft.com|date=Janeiro 11, 2023 }}</ref> e executar em computadores quânticos da [[Quantinuum]],<ref name="auto1"/> [[IonQ]] e [[Pasqal]].<ref name="auto">{{Cite web|url=https://pasqal.io/|title=PASQAL|website=PASQAL}}</ref>

==== Cirq ====
{{Artigo principal|Cirq}}
Um projeto de código aberto desenvolvido pelo [[Google]], que utiliza a linguagem de programação [[Python]] para criar e manipular circuitos quânticos. Programas escritos em Cirq podem ser executados em [[IonQ]], Pasqal,<ref name="auto"/> [[Rigetti]], e Alpine Quantum Technologies.<ref name="auto2"/>

== Linguagens de programação quântica ==
Existem dois principais grupos de linguagens de programação quântica: linguagens de programação quântica [[Programação imperativa|imperativas]] e linguagens de programação quântica [[Programação funcional|funcionais]].

=== Linguagens imperativas ===
Os representantes mais proeminentes das linguagens imperativas são QCL,<ref>{{cite web |author=Bernhard Omer |title=The QCL Programming Language |url=http://tph.tuwien.ac.at/~oemer/qcl.html}}</ref> LanQ<ref>{{cite web |author=Hynek Mlnařík |title=LanQ – a quantum imperative programming language |url=http://lanq.sourceforge.net/}}</ref> e Q|SI>.<ref name=":0" />

==== Ket ====
Ket<ref>{{Cite journal |last1=Da Rosa |first1=Evandro Chagas Ribeiro |last2=De Santiago |first2=Rafael |date=2022-01-31 |title=Ket Quantum Programming |url=https://dl.acm.org/doi/10.1145/3474224 |journal=ACM Journal on Emerging Technologies in Computing Systems |language=en |volume=18 |issue=1 |pages=1–25 |doi=10.1145/3474224 |issn=1550-4832}}</ref> é uma linguagem embutida de código aberto projetada para facilitar a programação quântica, aproveitando a sintaxe familiar e a simplicidade do Python. Ele serve como um componente integral da Plataforma de Programação Quântica Ket,<ref>{{Cite web |title=Ket Quantum Programming |url=https://quantumket.org |access-date=2023-05-18 |website=quantumket.org |language=en}}</ref> integra-se perfeitamente a uma biblioteca de tempo de execução Rust e a um simulador quântico. Mantido pela Quantuloop, o projeto enfatiza acessibilidade e versatilidade para pesquisadores e desenvolvedores. O exemplo a seguir demonstra a implementação de um [[estado de Bell]] usando Ket:<syntaxhighlight lang="python" line="1">
from ket import *
a, b = quant(2) # Aloca dois bits quânticos
H(a) # Coloca o qubit `a` em uma superposição
cnot(a, b) # Entrelaça os dois qubits no estado de Bell
m_a = measure(a) # Mede o qubit `a`, colapsando também o qubit `b`
m_b = measure(b) # Mede o qubit `b`
# Verifica que a medida de ambos os qubits sempre será igual
assert m_a.value == m_b.value
</syntaxhighlight>

==== QCL ====
{{Artigo principal|Linguagem de computação quântica}}
[[Linguagem de computação quântica]], em inglês "Quantum Computation Language" (QCL), é uma das primeiras linguagens de [[programação]] quântica implementadas.<ref>{{cite web|url=http://tph.tuwien.ac.at/~oemer/qcl.html |title=QCL - A Programming Language for Quantum Computers |website=tuwien.ac.at |access-date=2017-07-20}}</ref> A característica mais importante do QCL é o suporte para operadores e funções definidos pelo usuário. Sua [[sintaxe]] se assemelha à sintaxe da [[linguagem de programação C]] e seus [[tipo de dado]]s clássicos são semelhantes aos tipos de dados primitivos em C. É possível combinar código clássico e código quântico no mesmo programa.

==== Pseudocódigo quântico ====
O pseudocódigo quântico proposto por E. Knill é a primeira linguagem formalizada para a descrição de [[algoritmo quântico]]s. Foi introduzido e, além disso, estava intimamente ligado a um modelo de máquina quântica chamada [[Computação quântica|Máquina de Acesso Aleatório Quântico]] (QRAM).

==== Q# ====
{{Artigo principal|Q Sharp}}
Uma linguagem desenvolvida pela [[Microsoft]] para ser usada com o [[#Kit de Desenvolvimento Quântico|Kit de Desenvolvimento Quântico]].<ref>{{Cite web|url=https://learn.microsoft.com/en-us/azure/quantum/overview-what-is-qsharp-and-qdk|title=Introduction to Q# & Quantum Development Kit - Azure Quantum|website=learn.microsoft.com|date=Março 30, 2023 }}</ref>

==== Q|SI> ====
Q|SI> é uma plataforma incorporada na linguagem [[.NET Framework|.Net]] que oferece suporte à programação quântica em uma extensão quântica da linguagem while.<ref name=":0">{{Cite journal|last1=Liu|first1=Shusen|last2=Zhou|first2=li|last3=Guan|first3=Ji|last4=He|first4=Yang|last5=Duan|first5=Runyao|last6=Ying|first6=Mingsheng|date=2017-05-09|title=Q&#124;SI>: A Quantum Programming Language|journal=Scientia Sinica Informationis|volume=47|issue=10|pages=1300|doi=10.1360/N112017-00095|arxiv=1710.09500|s2cid=9163705}}</ref><ref>{{Cite journal|last=Ying|first=Mingsheng|date=Janeiro 2012|title=Floyd–hoare Logic for Quantum Programs|journal=ACM Trans. Program. Lang. Syst.|volume=33|issue=6|pages=19:1–19:49|doi=10.1145/2049706.2049708|s2cid=416960|issn=0164-0925|doi-access=free}}</ref> Esta plataforma inclui um compilador da linguagem while quântica<ref>{{Cite journal|last1=Ying|first1=Mingsheng|last2=Feng|first2=Yuan|date=2010|title=A Flowchart Language for Quantum Programming|url=https://www.computer.org/csdl/trans/ts/2011/04/tts2011040466-abs.html|journal=IEEE Transactions on Software Engineering|volume=37|issue=4|pages=466–485|doi=10.1109/TSE.2010.94|s2cid=5879273|issn=0098-5589}}</ref> e uma cadeia de ferramentas para a simulação de computação quântica, otimização de circuitos quânticos, análise de terminação de programas quânticos,<ref>{{Cite journal|last1=Ying|first1=Mingsheng|last2=Yu|first2=Nengkun|last3=Feng|first3=Yuan|last4=Duan|first4=Runyao|title=Verification of quantum programs|journal=Science of Computer Programming|volume=78|issue=9|pages=1679–1700|doi=10.1016/j.scico.2013.03.016|year=2013|arxiv=1106.4063|s2cid=18913620}}</ref> e verificação de programas quânticos.<ref>{{Citation  |doi=10.1145/3093333.3009840|hdl=10453/127333 |title=Invariants of quantum programs: Characterisations and generation |date=2017 |last1=Ying |first1=Mingsheng |last2=Ying |first2=Shenggang |last3=Wu |first3=Xiaodi |journal=ACM SIGPLAN Notices |volume=52 |pages=818–832 |hdl-access=free }}</ref><ref>{{cite arXiv |eprint=1601.03835|title=A Theorem Prover for Quantum Hoare Logic and its Applications|last1=Liu|first1=Tao|last2=Li|first2=Yangjia|last3=Wang|first3=Shuling|last4=Ying|first4=Mingsheng|last5=Zhan|first5=Naijun|year=2016|class=cs.LO}}</ref>

==== Linguagem Q ====
A Linguagem Q é a segunda linguagem de programação quântica imperativa implementada.<ref>{{cite web |url=http://sra.itc.it/people/serafini/qlang/ |title=Software for the Q language |date=2001-11-23 |access-date=2017-07-20 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20090620011647/http://sra.itc.it/people/serafini/qlang/ |archive-date=2009-06-20 }}</ref> 

==== Linguagem Q ====
A Linguagem Q foi implementada como uma extensão da linguagem de programação C++. Ela fornece classes para operações quânticas básicas como QHadamard, QFourier, QNot e QSwap, que são derivadas da classe base Qop. Novos operadores podem ser definidos usando o mecanismo de classe C++.

A memória quântica é representada pela classe Qreg.
<syntaxhighlight lang="cpp">
Qreg x1; // Registro quântico de 1 qubit com valor inicial 0
Qreg x2(2,0); // Registro quântico de 2 qubits com valor inicial 0
</syntaxhighlight>

O processo de computação é executado usando um simulador fornecido. Ambientes ruidosos podem ser simulados usando parâmetros do simulador.

==== qGCL ====
A Linguagem de Comando Guardado Quântico (qGCL) foi definida por P. Zuliani em sua tese de doutorado. É baseada na [[Linguagem de Comando Guardado]] criada por [[Edsger Dijkstra]].

Pode ser descrita como uma linguagem de especificação de programas quânticos.

==== QMASM ====
Montador Macro Quântico (QMASM) é uma linguagem de baixo nível específica para recristalizadores quânticos como o D-Wave.<ref>Scott Pakin, [https://ieeexplore.ieee.org/document/7761637/ "A Quantum Macro Assembler"], Proceedings of the 20th Annual IEEE High Performance Extreme Computing Conference 2016</ref>

==== Scaffold ====
Scaffold é uma linguagem semelhante a C, que compila para QASM e OpenQASM. É construída sobre a Infraestrutura do Compilador LLVM para realizar otimizações no código Scaffold antes de gerar um conjunto de instruções especificado.<ref>{{cite web |last1=Javadi-Abhari |first1=Ali |title=Scaffold: Quantum Programming Language |url=https://www.cs.princeton.edu/research/techreps/TR-934-12 |website=Princeton University-Department of Computer Science |publisher=Princeton University |access-date=22 Setembro 2020}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Litteken |first1=Andrew |title=An updated LLVM-based quantum research compiler with further OpenQASM support |journal=Quantum Science and Technology |date=28 Maio 2020 |volume=5 |issue=3 |page=034013 |doi=10.1088/2058-9565/ab8c2c |bibcode=2020QS&T....5c4013L |osti=1803951 |s2cid=219101628 |doi-access=free }}</ref>

==== Silq ====
Silq é uma linguagem de programação de alto nível para computação quântica com um sistema de tipos estáticos robusto, desenvolvido na [[ETH Zurich|ETH Zürich]].<ref>{{Cite web|title=What is Silq?|url=https://silq.ethz.ch/|access-date=2020-06-21|website=silq.ethz.ch}}</ref><ref>{{Cite book|last1=Bichsel|first1=Benjamin|last2=Baader|first2=Maximilian|last3=Gehr|first3=Timon|last4=Vechev|first4=Martin|title=Proceedings of the 41st ACM SIGPLAN Conference on Programming Language Design and Implementation |chapter=Silq: A high-level quantum language with safe uncomputation and intuitive semantics |date=2020-06-11|language=en|location=London UK|publisher=ACM|pages=286–300|doi=10.1145/3385412.3386007|isbn=978-1-4503-7613-6|s2cid=219397029}}</ref>

==== LQP ====
A Lógica dos Programas Quânticos (LQP) é uma lógica quântica dinâmica, capaz de expressar características importantes de medições quânticas e evoluções unitárias de estados multipartidos, e fornece caracterizações lógicas de várias formas de emaranhamento. A lógica tem sido usada para especificar e verificar a correção de vários protocolos na computação quântica.<ref name="LQP">A. Baltag e S. Smets, [https://arxiv.org/abs/2110.01361 "LQP: A Lógica Dinâmica da Informação Quântica"], Estruturas Matemáticas em Ciência da Computação 16(3):491-525, 2006.</ref><ref name="PLQP">{{cite journal | url=https://link.springer.com/article/10.1007/s10773-013-1987-3 | doi=10.1007/s10773-013-1987-3 | title=PLQP & Company: Decidable Logics for Quantum Algorithms | year=2014 | last1=Baltag | first1=Alexandru | last2=Bergfeld | first2=Jort | last3=Kishida | first3=Kohei | last4=Sack | first4=Joshua | last5=Smets | first5=Sonja | last6=Zhong | first6=Shengyang | journal=International Journal of Theoretical Physics | volume=53 | issue=10 | pages=3628–3647 | bibcode=2014IJTP...53.3628B | s2cid=254573992 }}</ref>

=== Linguagens Funcionais ===
Esforços estão em andamento para desenvolver [[Programação funcional|linguagens de programação funcional]] para [[computação quântica]]. Linguagens de programação funcional são bem adequadas para raciocinar sobre programas. Exemplos incluem QPL de Selinger,<ref name="qpl">Peter Selinger, [http://www.mathstat.dal.ca/~selinger/papers.html#qpl "Towards a quantum programming language"], Mathematical Structures in Computer Science 14(4):527-586, 2004.</ref> e a linguagem semelhante a Haskell QML, desenvolvida por Altenkirch e Grattage.<ref name="qml1">[http://www.cs.nott.ac.uk/~jjg/qml.html Jonathan Grattage: QML Research<!-- Bot generated title -->] (website)</ref><ref name="qml2">T. Altenkirch, V. Belavkin, J. Grattage, A. Green, A. Sabry, J. K. Vizzotto, [http://sneezy.cs.nott.ac.uk/qml QML: A Functional Quantum Programming Language] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060710201728/http://sneezy.cs.nott.ac.uk/QML/ |date=2006-07-10 }} (website)</ref> Linguagens de programação quântica de ordem superior, baseadas no cálculo lambda, foram propostas por van Tonder,<ref>Andre van Tonder, [https://dx.doi.org/10.1137/S0097539703432165 "A Lambda Calculus for Quantum Computation"], SIAM J. Comput., 33(5), 1109–1135. (27 pages), 2004. Also available from [https://arxiv.org/abs/quant-ph/0307150 arXiv:quant-ph/0307150]</ref> Selinger e Valiron<ref>Peter Selinger and Benoît Valiron, [http://www.mathstat.dal.ca/~selinger/papers/#qlambda "A lambda calculus for quantum computation with classical control"], Mathematical Structures in Computer Science 16(3):527-552, 2006.</ref> e por Arrighi e Dowek.<ref>Pablo Arrighi, Gilles Dowek, [http://www.arxiv.org/abs/quant-ph/0612199 "Linear-algebraic lambda-calculus: higher-order, encodings and confluence"], 2006</ref>

==== QFC e QPL ====
QFC e QPL são duas linguagens de programação quântica intimamente relacionadas definidas por Peter Selinger. Elas diferem apenas em sua sintaxe: QFC usa uma sintaxe de fluxograma, enquanto QPL usa uma sintaxe textual. Essas linguagens têm fluxo de controle clássico, mas podem operar em dados quânticos ou clássicos. Selinger fornece uma semântica denotacional para essas linguagens em uma categoria de [[superoperadores]].

==== QML ====
QML é uma linguagem de programação quântica semelhante ao [[Haskell]] desenvolvida por Altenkirch e Grattage.<ref>{{cite web |url=http://sneezy.cs.nott.ac.uk/QML/ |title=QML: A Functional Quantum Programming Language |date=2007-09-26 |archive-url=https://web.archive.org/web/20070926230222/http://sneezy.cs.nott.ac.uk/QML/ |archive-date=2007-09-26}}</ref><ref name="qml1"/> Ao contrário do QPL de Selinger, esta linguagem considera a duplicação, em vez do descarte, da informação quântica como uma operação primitiva. A duplicação, neste contexto, é entendida como a operação que mapeia <math>|\phi\rangle</math> para <math>|\phi\rangle\otimes|\phi\rangle</math>, e não deve ser confundida com a operação impossível de [[teorema de não-clonagem|clonagem]]; os autores afirmam que é semelhante à forma como o compartilhamento é modelado em linguagens clássicas. QML também introduz operadores de controle clássico e quântico, enquanto a maioria das outras linguagens depende de controle clássico.

Uma [[Semântica operacional|semântica operacional]] para QML é fornecida em termos de [[Circuito Quântico|circuito quântico]]s, enquanto uma semântica denotacional é apresentada em termos de [[superoperador]]es, e estes são mostrados para concordar. Tanto a semântica operacional quanto a denotacional foram implementadas (de forma clássica) em Haskell.<ref>Jonathan Grattage, [http://sneezy.cs.nott.ac.uk/qml/compiler QML: A Functional Quantum Programming Language (compiler)] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160305052237/http://sneezy.cs.nott.ac.uk/qml/compiler/ |date=2016-03-05 }}, 2005–2008</ref>

==== LIQUi|> ====
LIQUi|> (pronunciado como ''líquido'') é uma extensão de simulação quântica na linguagem de programação [[F Sharp|F#]].<ref>{{cite web|url=https://stationq.github.io/Liquid/|title=The Language Integrated Quantum Operations Simulator |website=github.io |access-date=2017-07-20}}</ref> Atualmente, está sendo desenvolvido pelo Grupo de Arquiteturas e Computação Quântica (QuArC)<ref>Quantum Architectures and Computation Group (QuArC), https://www.microsoft.com/en-us/research/group/quantum-architectures-and-computation-group-quarc/, 2011</ref> Parte dos esforços da StationQ na Microsoft Research. O LIQUi|> busca permitir que os teóricos experimentem o design de algoritmos quânticos antes que computadores quânticos físicos estejam disponíveis para uso.<ref>{{cite web|url=https://stationq.microsoft.com/ |title=StationQ |website=microsoft.com |access-date=2017-07-20}}</ref>

Isso inclui uma linguagem de programação, algoritmos de otimização e agendamento, e simuladores quânticos. O LIQUi|> pode ser usado para traduzir um algoritmo quântico escrito na forma de um programa de alto nível em instruções de máquina de baixo nível para um dispositivo quântico.<ref>{{cite web|url=https://www.microsoft.com/en-us/research/project/language-integrated-quantum-operations-liqui/|title=Language-Integrated Quantum Operations: LIQUi&#124;&gt;|website=[[Microsoft]]|date=2016}}</ref>

==== Cálculos lambda quânticos ====

Os cálculos lambda quânticos são extensões do clássico [[cálculo lambda]] introduzido por [[Alonzo Church]] e [[Stephen Cole Kleene]] na década de 1930. O propósito dos cálculos lambda quânticos é estender as linguagens de programação quântica com uma teoria de [[função de ordem superior]].

A primeira tentativa de definir um cálculo lambda quântico foi feita por Philip Maymin em 1996.<ref>Philip Maymin, [https://arxiv.org/abs/quant-ph/9612052 "Extending the Lambda Calculus to Express Randomized and Quantumized Algorithms"], 1996</ref>
Seu cálculo lambda-q é poderoso o suficiente para expressar qualquer computação quântica. No entanto, essa linguagem pode resolver eficientemente problemas [[NP-completo|NP-completos]], e portanto parece ser estritamente mais forte do que os modelos computacionais quânticos padrão (como a [[máquina de Turing quântica]] ou o modelo de [[Circuito Quântico|circuito quântico]]). Portanto, é provável que o cálculo lambda-q de Maymin não seja implementável em um dispositivo físico.

Em 2003, André van Tonder definiu uma extensão do [[cálculo lambda]] adequada para provar a correção de programas quânticos. Ele também forneceu uma implementação na linguagem de programação [[Scheme|Scheme]].<ref>{{cite web |author=André van Tonder |title=A lambda calculus for quantum computation (website) |url=http://www.het.brown.edu/people/andre/qlambda}}</ref>

Em 2004, Selinger e Valiron definiram um cálculo lambda [[fortemente tipado]] para computação quântica com um sistema de tipos baseado em [[lógica linear]].<ref>Peter Selinger, Benoˆıt Valiron, [https://www.mscs.dal.ca/~selinger/papers/qlambdabook.pdf "Quantum Lambda Calculus"]</ref>

==== Quipper ====
{{Para|a empresa de tecnologia educacional|Quipper (empresa)}}
Quipper foi publicado em 2013.<ref>{{cite web | url=http://www.mathstat.dal.ca/~selinger/quipper/ | title=The Quipper Language}}</ref><ref>{{cite web |author1=Alexander S. Green |author2=Peter LeFanu Lumsdaine |author3=Neil J. Ross |author4=Peter Selinger |author5=Benoît Valiron |title=The Quipper Language (website) |url=http://www.mathstat.dal.ca/~selinger/quipper/}}</ref> É implementado como uma linguagem incorporada, usando [[Haskell]] como a linguagem hospedeira.<ref>{{Cite book |author1=Alexander S. Green |author2=Peter LeFanu Lumsdaine |author3=Neil J. Ross |author4=Peter Selinger |author5=Benoît Valiron |title=Reversible Computation |chapter=An Introduction to Quantum Programming in Quipper |arxiv=1304.5485|year=2013 |doi=10.1007/978-3-642-38986-3_10 |volume=7948 |pages=110–124|series=Lecture Notes in Computer Science |isbn=978-3-642-38985-6 |s2cid=9135905 }}</ref> Por esse motivo, os programas quânticos escritos em Quipper são escritos em Haskell usando bibliotecas fornecidas. Por exemplo, o seguinte código implementa a preparação de uma superposição:

<syntaxhighlight lang="haskell">
import Quipper

spos :: Bool -> Circ Qubit
spos b = do q <- qinit b
            r <- hadamard q
            return r
</syntaxhighlight>

{{Referências}}

== Leitura adicional ==
* {{Cite book|title=Foundations of quantum programming|last=Mingsheng|first=Ying|isbn=978-0128025468|location=Cambridge, MA|oclc=945735387|date = 2016}}

== Ligações externas ==
* [https://github.com/qosf/awesome-quantum-software Lista selecionada] de todos os projetos de software quântico de código aberto.
* [http://www.dcs.gla.ac.uk/~simon/quantum/ Bibliografia sobre Linguagens de Programação Quântica] (atualizada em maio de 2007).
* [https://www.mathstat.dal.ca/~selinger/qpl/ Série de Conferências de Física Quântica e Lógica (QPL)] (L significava 'Linguagens' até 2006).
* [https://quantiki.org/wiki/quantum-programming-language Linguagem de programação quântica] em [http://www.quantiki.org/ Quantiki].
* [https://github.com/lanl/qmasm/wiki Documentação do QMASM].
* [https://pyquil.readthedocs.io/en/stable/index.html Documentação do pyQuil], incluindo [https://pyquil.readthedocs.io/en/stable/intro.html Introdução à Computação Quântica].
* [https://github.com/epiqc/ScaffCC Fonte do Scaffold]

{{Esboço-computação}}

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