الصفحة الرئيسية>المتعلقة بالبرمجة>شفرة المصدر الأخرى
تنزيل

إشعار الإهمال

نحن نقوم بتحديث تجربة كاتاس الكم. يرجى زيارة https://quantum.microsoft.com/experience/quantum-katas لتجربة تجربة Quantum katas الجديدة عبر الإنترنت ، بمساعدة متكاملة من Copilot في Azure Quantum.

لمستودع QDK الحديث ، يرجى زيارة Microsoft/QSHARP.

لمزيد من المعلومات حول QDK Modern و Azure Quantum ، تفضل بزيارة https://aka.ms/aq/documentation.

مقدمة

Quantum katas هي مجموعة من البرامج التعليمية والبرمجة ذاتية الخطى لمساعدتك على تعلم الحوسبة الكمومية والبرمجة Q#.

كل كاتا هي مجموعة منفصلة من التمارين تتضمن:

  • سلسلة من المهام تتقدم من سهلة إلى صعبة. كل مهمة تتطلب منك ملء بعض التعليمات البرمجية. قد تتطلب المهمة الأولى سطرًا واحدًا فقط ، وقد يتطلب آخر حرف رمزًا معقدًا إلى حد ما.
  • إطار اختبار يقوم بإعداد حلولك وتشغيلها وتكشفها. تتم تغطية كل مهمة من خلال اختبار الوحدة الذي يفشل في البداية. بمجرد كتابة الرمز لإجراء تمريرة الاختبار ، يمكنك الانتقال إلى المهمة التالية.
  • روابط للحوسبة الكمومية والمواد المرجعية Q# قد تحتاج إلى حل المهام.
  • تلميحات ، حلول مرجعية وتفسيرات مفصلة لمساعدتك إذا كنت عالقًا.

تتضمن Quantum Katas أيضًا دروسًا تعرّف المتعلم للمفاهيم والخوارزميات الأساسية المستخدمة في الحوسبة الكمومية ، بدءًا من الرياضيات الضرورية (الأرقام المعقدة والجبر الخطي). يتبعون نفس نمط تكملة النظرية مع Q# التجريبي وتمارين البرمجة العملية.

جدول المحتويات

  • مسار التعلم
  • قم بتشغيل الكاتاس والبرامج التعليمية عبر الإنترنت
  • قم بتشغيل Katas محليًا
    • تركيب مجموعة التطوير الكمومي
    • قم بتنزيل Quantum Katas
    • قم بتشغيل كاتا ككتاب جويتر
    • قم بتشغيل Kata كمشروع Q#
    • تشغيل اختبارات كاتا
    • قم بتشغيل Katas محليًا مع Docker
  • المساهمة
  • مدونة لقواعد السلوك

مسار التعلم

فيما يلي مسار التعلم الذي نقترح عليك اتباعه إذا كنت تبدأ في تعلم الحوسبة الكمومية والبرمجة الكمومية. بمجرد أن تشعر بالراحة مع الأساسيات ، فأنت مرحبًا بك في القفز إلى المواضيع التي تثير اهتمامك!

مفاهيم الحوسبة الكمومية: Qubits والبوابات

  • الحساب المعقد (البرنامج التعليمي) . تعرف على الأرقام المعقدة والرياضيات اللازمة للعمل مع الحوسبة الكمومية.
  • الجبر الخطي (البرنامج التعليمي) . تعرف على المتجهات والمصفوفات المستخدمة لتمثيل حالات الكم والعمليات الكمومية.
  • Qubit (البرنامج التعليمي) . تعلم ما هو Qubit.
  • بوابات واحدة كوبيت (البرنامج التعليمي) . تعلم ما هي بوابة الكم وحول أبواب المواطن الفردية الأكثر شيوعًا.
  • بوابات الحوسبة الكمومية الأساسية . تعلم كيفية تطبيق البوابات الأكثر شيوعًا المستخدمة في الحوسبة الكمومية.
  • أنظمة متعددة المسارات (البرنامج التعليمي) . تعلم أن تمثل أنظمة متعددة المسارات.
  • بوابات متعددة المسارات (البرنامج التعليمي) . تعرف على البوابات الأكثر شيوعًا متعددة المسارات.
  • تراكب . تعلم إعداد حالات التراكب.

مفاهيم الحوسبة الكمومية: القياسات

  • قياسات كوبر واحد (البرنامج التعليمي) . تعرف على القياس الكمي وكيفية استخدامه لأنظمة المساحة الواحدة.
  • قياسات متعددة المسارات (البرنامج التعليمي) . تعلم كيفية استخدام قياسات أنظمة متعددة المسارات.
  • القياسات . تعلم كيف تميز الحالات الكمومية باستخدام القياسات.
  • تمييز الوحدات . تعلم كيفية التمييز بين الوحدات من خلال تصميم وأجر التجارب معها.
  • قياسات المفصل . تعلم عن استخدام قياسات المفصل (التكافؤ) لتمييز الحالات الكمومية وأداء تحولات الدولة.

Q# و Microsoft Quantum Development Tools

  • أدوات التصور (البرنامج التعليمي) . تعلم كيفية استخدام الأدوات المختلفة لتصور عناصر برامج Q#.

خوارزميات بسيطة

  • توليد العدد العشوائي (البرنامج التعليمي) . تعلم إنشاء أرقام عشوائية باستخدام مبادئ الحوسبة الكمومية.
  • النقل الفضائي . تنفيذ بروتوكول النقل الفضائي القياسي وتغيراته.
  • الترميز الفائق . تنفيذ بروتوكول الترميز الفائق.

oracles الكم وخوارزميات أوراكل بسيطة

  • Quantum oracles (البرنامج التعليمي) . تعلم كيفية تنفيذ الوظائف الكلاسيكية كأوراق كمية مكافئة.
  • وضع علامة أوراكل . تدرب على تنفيذ علامات oracles لمجموعة متنوعة من الوظائف الكلاسيكية.
  • استكشاف خوارزميات Deutsch و Deutsch -Jozsa (البرنامج التعليمي) . تعلم كيفية تنفيذ الوظائف الكلاسيكية وأوراكل الكمومية المكافئة ، وقارن الحل الكمي بمشكلة Deutsch -Jozsa إلى مشكلة كلاسيكية.
  • Deutsch -jozsa خوارزمية . تعرف على Oracles الكم التي تنفذ الوظائف الكلاسيكية ، وتنفيذ خوارزميات Bernstein -Vazirani و Deutsch -Jozsa.
  • خوارزمية سيمون . تعرف على خوارزمية سيمون.

خوارزمية بحث جروفر

  • تنفيذ خوارزمية جروفر . تعرف على خوارزمية بحث Grover وكيفية كتابة Oracles الكم لاستخدامها.
  • استكشاف خوارزمية بحث Grover (البرنامج التعليمي) . تعرف على المزيد حول خوارزمية بحث Grover ، والتقاط حيث تركت خوارزمية Grover Kata.
  • حل مشاكل SAT باستخدام خوارزمية Grover . استكشف خوارزمية بحث Grover ، باستخدام مشاكل SAT كمثال. تعلم كيفية تنفيذ Oracles Quantum بناءً على وصف المشكلة بدلاً من إجابة مشفرة. استخدم خوارزمية Grover لحل المشكلات مع عدد غير معروف من الحلول.
  • حل مشاكل تلوين الرسم البياني باستخدام خوارزمية Grover . تابع استكشاف خوارزمية بحث Grover ، باستخدام مشاكل تلوين الرسم البياني كمثال.
  • حل مشكلة Quapsack المحددة باستخدام خوارزمية Grover . تعرف على كيفية حل المتغيرات من مشكلة knapsack مع بحث Grover.

الأدوات والمكتبات/البناء على خوارزمية شور

  • تحويل فورييه الكم . تعلم كيفية تنفيذ Quantum Fourier Transform واستخدامه لأداء تحويلات الحالة البسيطة.
  • تقدير المرحلة . تعرف على خوارزميات تقدير الطور.

ألعاب التشابك

  • لعبة Chsh .
  • لعبة GHZ .
  • Mermin-Peres Magic Square Game .

الحوسبة القابلة للعكس

  • طاولات الحقيقة . تعلم أن تمثل وظائف منطقية ومعالجتها كجداول الحقيقة وتنفيذها كعمليات كمية.
  • تموج الحمل الأفعى . بناء adder Ripple-Carry على جهاز كمبيوتر الكم.

متنوع

  • بروتوكول BB84 . تنفيذ خوارزمية توزيع المفتاح BB84.
  • خطأ في صياغة خطأ . تعرف على كود تصحيح خطأ 3 كوبيت للحماية من أخطاء الانخفاض.
  • أنماط موحدة . تعلم كيفية تنفيذ الوحدات مع المصفوفات التي تتبع أنماط معينة من العناصر صفر وغير صفرية.
  • التصنيف الكمومي (البرنامج التعليمي) . تعرف على المصنفات التي تركز على الدوائر ومكتبة التعلم الآلي الكم المضمّن في QDK.

للحصول على ورقة مرجعية سريعة لبرمجة Q# ، راجع مرجع Q# Language Quick.

قم بتشغيل الكاتاس والبرامج التعليمية عبر الإنترنت

تتوفر الآن Quantum Katas كـ Jupyter Notebooks Online! راجع index.ipynb للحصول على قائمة جميع الكاتاس والبرامج التعليمية ، والتعليمات لتشغيلها عبر الإنترنت.

لاحظ أن MyBinder.org يعمل بسعة مخفضة ، وبالتالي فإن الحصول على جهاز افتراضي وإطلاق دفاتر الملاحظات قد يستغرق عدة محاولات. أثناء تشغيل Katas Online هو الخيار الأسهل للبدء ، إذا كنت ترغب في توفير تقدمك والاستمتاع بأداء أفضل ، فإننا نوصيك باختيار خيار الإعداد المحلي.

قم بتشغيل Katas محليًا

تركيب مجموعة التطوير الكمومي

لاستخدام Quantum Katas محليًا ، ستحتاج إلى مجموعة تطوير الكم ، المتاحة لنظام التشغيل Windows 10 و MacOS و Linux. إذا لم يكن لديك بالفعل مجموعة تطوير الكم ، راجع دليل التثبيت لمجموعة تطوير الكم.

إذا كنت ترغب في تشغيل الكاتاس والدروس التعليمية محليًا كـ Jupyter Notebooks :

  1. اتبع الخطوات الموجودة في دليل تثبيت QDK لـ Python ودليل تثبيت QDK لـ Jupyter Notebooks.
  2. تتطلب العديد من البرامج التعليمية تثبيت حزم بيثون إضافية:
    • "الحساب المعقد" و "الجبر الخطي" يتطلب حزمة pytest .
    • يتطلب "استكشاف خوارزمية بحث Grover" حزمة matplotlib .
    • "التصنيف الكم" يتطلب حزم matplotlib و numpy .

الرجوع إلى تحديث kernel iq# لتحديث kernel iq# إلى إصدار جديد مع إصدارات QDK شهرية.

إذا كنت ترغب في تشغيل Katas ودروس التعليمية محليًا كمشاريع Q# :

اتبع الخطوات في دليل تثبيت QDK لاستوديو Visual أو رمز Visual Studio أو محررين آخرين.

يتطلب تشغيل مشاريع Q# من Katas محليًا تنزيل وتثبيت .NET 6.0 SDK. يمكنك القيام بذلك حتى لو كان لديك إصدار .NET آخر ، حيث يتم دعم إصدارات متعددة جنبًا إلى جنب.

نظرًا لأن Visual Studio 2019 لا يدعم مشاريع .NET 6.0 ، ستحتاج إلى الترقية إلى Visual Studio 2022 وتثبيت ملحق Microsoft Quantum Development.

قم بتنزيل Quantum Katas

إذا قمت بتثبيت GIT ، استنسخ مستودع Microsoft/QuantumKatas: 

$ git clone https://github.com/Microsoft/QuantumKatas.git

نصيحة
يجعل كل من Visual Studio 2022 و Visual Studio Code من السهل استنساخ المستودعات من داخل بيئة التطوير الخاصة بك. للحصول على التفاصيل ، راجع وثائق Visual Studio و Visual Studio Code.

إذا لم يكن لديك GIT مثبت ، قم بتنزيل Katas من https://github.com/microsoft/quantumkatas/archive/main.zip.

قم بتشغيل كاتا ككتاب جويتر

أفضل طريقة لتشغيل katas كـ Jupyter Notebooks هي الانتقال إلى المجلد الجذري للمستودع وفتح index.ipynb باستخدام jupyter: 

$ cd QuantumKatas/
$ jupyter notebook index.ipynb

سيؤدي ذلك إلى فتح دفتر الملاحظات الذي يحتوي على قائمة بجميع كاتا والبرامج التعليمية ، وستتمكن من الانتقال إلى تلك التي تريدها باستخدام الروابط.

ملاحظة: سيبدأ هذا خادم Notebooks Jupyter في نافذة سطر الأوامر نفسه الذي استخدمته لتشغيل الأمر. إذا كنت ترغب في الاستمرار في استخدام هذه النافذة للتنقل ، فيمكنك تشغيل خادم Jupyter Notebooks في نافذة جديدة باستخدام الأوامر التالية:

لنظام التشغيل Windows: 

$ cd QuantumKatas/
$ start jupyter notebook index.ipynb

لأوبونتو: 

$ cd QuantumKatas/
$ gnome-terminal -- start jupyter notebook index.ipynb

يمكنك أيضًا فتح دفتر ملاحظات فردي مباشرة ، ولكن هذا قد يجعل الروابط الداخلية غير صالحة: 

$ cd QuantumKatas/tutorials/ComplexArithmetic
$ jupyter notebook ComplexArithmetic.ipynb

قم بتشغيل Kata كمشروع Q#

كل kata في دليلها الخاص كمشروع Q# المستقل ذاتيا ، والحل و jupyter Notebook Triplet. على سبيل المثال ، هيكل دليل BasicGates هو: 

QuantumKatas/
  BasicGates/
    README.md                  # Instructions specific to this kata.
    .vscode/                   # Metadata used by Visual Studio Code.
    BasicGates.sln             # Visual Studio solution file.
    BasicGates.csproj          # Project file used to build both classical and quantum code.

    BasicGates.ipynb           # Jupyter Notebook front-end for this kata.
    Workbook_BasicGates.ipynb  # Jupyter Notebook workbook for this kata.

    Tasks.qs                   # Q# source code that you will fill as you solve each task.
    Tests.qs                   # Q# tests that verify your solutions.
    ReferenceImplementation.qs # Q# source code containing solutions to the tasks.

لفتح BasicGates Kata في Visual Studio 2022 ، افتح ملف حل الكمية/BasicGates/BasicGates.sln .

لفتح Basicgates Kata في Visual Studio Code ، افتح CustomKatas/ BasicGates/ Folder. اضغط على Ctrl + Shift + P (أو ⌘ + Shift + P على MacOS) لفتح لوحة الأوامر . اكتب مجلد مفتوح على Windows 10 أو Linux أو فتح على MacOS.

نصيحة
تقع جميع الأوامر المتوفرة تقريبًا في Visual Studio Code في لوحة الأوامر. إذا تعثرت ، اضغط على Ctrl + Shift + P (أو ⌘ + Shift + P على MacOS) وابدأ الكتابة للبحث من خلال جميع الأوامر المتاحة.

يمكنك أيضًا تشغيل رمز Visual Studio من سطر الأوامر: 

$ code QuantumKatas/BasicGates/

تشغيل اختبارات كاتا

بمجرد فتح Kata ، حان الوقت لتشغيل الاختبارات باستخدام التعليمات التالية. في البداية ستفشل جميع الاختبارات. لا تُصب بالذعر! افتح المهام. كل مهمة مغطاة باختبار الوحدة. بمجرد ملء الكود الصحيح لمهمة ما ، إعادة بناء المشروع وإعادة تشغيل الاختبارات ، وسيمر اختبار الوحدة المقابلة.

Visual Studio 2022

  1. بناء الحل.
  2. من القائمة الرئيسية ، افتح Test Explorer ( Test > Windows ) وحدد تشغيل All لتشغيل جميع اختبارات الوحدة في وقت واحد.
  3. العمل على المهام في ملف المهام .
  4. لاختبار تغييرات التعليمات البرمجية الخاصة بك لمهمة ما ، أعد بناء الحل وإعادة تشغيل جميع اختبارات الوحدة باستخدام RUN All ، أو قم بإجراء اختبار لهذه المهمة فقط بالنقر بزر الماوس الأيمن على الاختبار واختيار Run المحدد .

رمز الاستوديو البصري

  1. اضغط على Ctrl + ` (أو ⌘ +` على MacOS) لفتح المحطة المتكاملة. يجب أن تفتح المحطة على دليل كاتا. إذا لم يحدث ذلك ، انتقل إلى المجلد الذي يحتوي على ملف *.csproj لـ KATA باستخدام أمر cd .
  2. تشغيل dotnet test في المحطة المتكاملة. هذا يجب أن يبني مشروع KATA وتشغيل جميع اختبارات الوحدة. يجب أن تفشل جميع اختبارات الوحدة.
  3. العمل على المهام في ملف المهام .
  4. لاختبار تغييرات الكود الخاصة بك لمهمة ، من dotnet test المدمج مرة أخرى.

للراحة ، يوجد ملف تكوين المهام. يسمح لبرنامج Visual Studio بتشغيل خطوات الإنشاء واختبارها من لوحة الأوامر. اضغط على Ctrl + Shift + P (أو ⌘ + shift + p على macOS) لفتح Palette و type Run Build Task أو تشغيل مهمة الاختبار واضغط على Enter .

قم بتشغيل Katas محليًا مع Docker

يمكنك استخدام DockerFile المضمّن لإنشاء صورة Docker مع جميع الأدوات اللازمة لتشغيل Katas من سطر الأوامر أو Jupyter.

  1. تثبيت Docker.
  2. بناء صورة Docker ووضع علامة عليها katas : 
docker build -t katas .
  1. قم بتشغيل الصورة في الحاوية المسمى katas-container مع سطر أوامر تفاعلي ومنفذ الحاوية إعادة توجيه 8888 إلى المنفذ المحلي 8888 (مطلوب لتشغيل jupyter): 
docker run -it --name katas-container -p 8888:8888 katas /bin/bash
  1. من نفس سطر الأوامر الذي استخدمته لتشغيل الحاوية ، قم بتشغيل إصدار C# من Basicgates Kata: 
 cd ~ /BasicGates/
dotnet test
  1. ابدأ دفتر Jupyter داخل الصورة لـ Basicgates Kata: 
 cd ~ /BasicGates/ && jupyter notebook --ip=0.0.0.0 --no-browser
  1. بمجرد بدء تشغيل Jupyter ، استخدم متصفحك لفتح Kata بتنسيق دفتر الملاحظات. ستحتاج إلى رمز تم إنشاؤه بواسطة Jupyter عندما بدأ في الخطوة السابقة: 
 http://localhost:8888/notebooks/BasicGates.ipynb

للخروج من حاوية Docker دون قتلها (وضع Daemon) ، اضغط على Ctrl+P ، Ctrl+Q

لإعادة إدخال katas-container الحالي (في وضع الخفي): 

docker attach katas-container

بمجرد الانتهاء ، قم بإزالة katas-container : 

docker rm --force katas-container

المساهمة

يرحب هذا المشروع بالمساهمات والاقتراحات. انظر كيف يمكنني المساهمة؟ لمزيد من التفاصيل.

مدونة لقواعد السلوك

اعتمد هذا المشروع رمز سلوك المصدر المفتوح Microsoft. لمزيد من المعلومات ، راجع مدونة الشهادة الأسئلة الشائعة أو الاتصال بـ [email protected] مع أي أسئلة أو تعليقات إضافية.

يوسع
معلومات إضافية
تطبيقات ذات صلة
نوصي لك
أخبار ذات صلة الكل