量子程序设计研究进展
量子计算机的物理实现和编程技术
量子计算机的物理实现和编程技术量子计算机是指利用量子力学的物理特性，以量子比特（qubit）作为计算的基本单位，进行计算的一种计算机。
在理论上，量子计算机可以大幅度提升计算速度，甚至在某些领域可以实现超算。
量子计算机的物理实现量子比特是量子计算机的基本单位，它不同于经典计算机的二进制比特，而是利用量子态的“叠加态”和“纠缠态”来存储信息。
量子计算机的物理实现主要有两种方式：1. 基于量子电路的实现方式这种实现方式是指通过物理系统搭建量子电路来实现量子计算。
基于量子电路的实现方式主要有超导量子比特、离子阱量子比特和量子点量子比特等。
其中，超导量子比特由于其稳定性和易制备性等优点，被广泛研究和应用。
超导量子比特的基本原理是将超导电子通过半导体材料内的晶格结构形成微小环路，通过外场反演，实现基态和激发态之间的转换。
基于超导量子比特的物理系统可以通过量子逻辑门的组合来实现复杂的量子算法。
2. 基于量子模拟器的实现方式量子模拟器是指通过模拟量子系统的行为来进行计算。
量子模拟器的物理实现方式主要有光子量子计算和冷原子量子计算等。
光子量子计算是指通过光子的纠缠态进行计算。
光子量子计算的特点是非常灵活和可扩展性强，但缺点是光子很难被控制，很难进行交错量子计算等复杂操作。
冷原子量子计算是指将原子通过冷却而产生的玻色-爱因斯坦凝聚态，构造出物理系统来进行量子计算。
冷原子量子计算的特点是比较稳定，可以实现交错量子计算等复杂操作。
量子计算机的编程技术量子计算机与经典计算机有很大区别，需要特殊的编程技术来进行程序设计和算法实现。
1. 量子算法的设计量子算法的设计需要特别注意量子比特的特性，采用量子态的叠加和纠缠来进行计算。
量子算法的形式与经典算法的形式看似相同，但在具体实现时需要格外小心。
量子计算机的算法实现需要特别注意量子比特的可控性和相互作用等因素。
2. 量子编程语言量子编程语言主要是用于描述量子逻辑操作，如量子门操作、量子寄存器和量子算子的操作等。
量子计算机技术路线、风险及战略投资
二十四个重大问题研究K^f IMPORTANT ISSUES量子计算机：技术路线、风险及战略投资西安交通大学城市学院教授李联宁【摘要】由于现有半导体微电子技术物理板限的原因，传统计算机的发展渐渐接近其极限，而具有强大并行处理能力的量子计算技术的发展随之成为现实需求。
然而，通常外部环境会对量子计算的基本单位量子比特产生干扰，产生量子衰减而导致计算错误。
面临上述技术难题，全球出现了基于超低温超导材料、离子阱技术、微电子制造技术和通过量子纠缠来获取信息的四种技术实现路怪之争。
如何建造一台大型容错的通用量子计算机并将其应用于完成实际任务，同时带来收益，具有很大的技术挑战性与风险。
量子计算机被称为“21世纪的星球大战计划”，它的实现可以带来信息技术的革命性变化。
从历史上看，一项技术的进步取决于对该技术投入的人力和资金的多少。
当前，各经济发达国家对量子研究的投入持续增长，已开始进行国家层面的指数级投资。
【关键词】量子计算机技术路线技术风险战略投资【中图分类号】TP30 【3C献标识码】A【DOI 】10.1(S(S19/ki.rmltxsqy.2021.07.010传统计算机技术的发展逐渐走向停滞当近代半导体芯片技术的发展使得每个晶体管缩小到只容纳一个电子时，按照传统模式，此技术将 达到控制电子的物理极限。
传统计算机技术的发展已逐渐走向停滞。
摩尔定律走到了尽头：近20年芯片速度几乎没有提升。
从1958年第一个仅包含一个双极性晶体管 的集成电路问世，到如今集成十几亿晶体管的处理器芯片的应用，集成电路在60多年的时间里发展迅 速。
我们现在使用的手机的性能已经相当于30年前的Cray-2超级计算机了。
如此巨大的发展速度的背后 是什么规律呢？要说清楚这个问题，我们就不得不提到芯片产业最著名的金科玉律——摩尔定律。
摩尔定律由戈登•摩尔（Gordon Moore)于1965年在《电子学》杂志中提出。
在观察了当时晶体管制 造工艺的发展之后，摩尔提出：同面积的集成电路上可容纳的晶体管数量会以每年增加一倍的速度发展。
量子计算与人工智能 量子计算：人工智能的洪荒
量子计算与人工智能量子计算：人工智能的洪荒在计算机与人工智能中曾提到，现阶段人工智能技术实现的主要载体是冯诺依曼结构计算机。
基于该结构的计算机在速度上已经远远超过人类大脑，比如11月13日新一期全球超级计算机５００强榜单１３日发布，中国超算“神威·太湖之光”和“天河二号”连续第四次分列冠亚军，且中国超算上榜总数又一次反超美国，夺得第一，成为世界上运算最快的计算机，其浮点运算速度分别为每秒９．３亿亿次和每秒３．３９亿亿次。
巴西神经学家苏扎娜-赫尔库拉诺-霍泽尔2012年的一项研究发现，事实上人类与狒狒拥有相同数量的神经元，都是860亿。
其中只有一部分是发展完全的，其他的处于休眠状态或者很少使用的状态。
发展完全的神经元，平均大约每个神经元有1万-2万个突触。
每一个神经元，从接受到信号，到被激发而发出信号，所需要的反应时间少于0.1秒，相当于每秒2.2E15次浮点运算。
可见人脑与冯诺依曼结构计算机单纯在计算速度上相差悬殊。
但是计算速度显然不是产生意识和智能的关键。
因为人脑可以控制人全身六百来块骨骼肌在0.1秒内完成“伸手——停下——握手——拿起——移近——侧翻——喝水”的动作，而如果利用机械臂完成这对人类来说轻而易举的动作，则需要超级计算机的计算量，成本非常高。
所以现在的机械臂也无法完成像人类手臂完成的那些精巧的工作。
这样的例子比比皆是。
因此，速度不是产生智能的关键因素。
由于现代计算机计算速度符合摩尔定律，即计算速度和晶体数量每年翻一倍，因此现代计算机在芯片设计方面存在物理极限。
由于人脑的结构与计算机结构完全不同，因此，类脑计算成为当前的一个研究热点，研究人员希望突破传统诺依曼结构计算机的限制，设计包括类脑计算机在内的各种新型计算架构。
目前，比较成功并商业化运行的有中国的寒武纪芯片。
寒武纪芯片在结构上并不与人脑相似，而是一种复合机器学习算法需要的全新计算架构。
11月6日，想要把“将阿尔法狗装进口袋里”的人工智能芯片公司寒武纪科技，发布了三款全新的智能处理器IP产品：面向低功耗场景视觉应用的寒武纪1H8、拥有更广泛通用性和更高性能的寒武纪1H16，以及面向智能驾驶领域的寒武纪1M。
2023年度中国科学十大进展
中国科学十大进展Top Ten Scientific Advances in China引用格式：2023年度中国科学十大进展. 中国科学院院刊, 2024, 39(3): 582-587, doi: 10.16418/j.issn.1000-3045.20240229002.Top ten scientific advances in China, 2023. Bulletin of Chinese Academy of Sciences, 2024, 39(3): 582-587, doi: 10.16418/j.issn.1000-3045.20240229002. (in Chinese)2023年度中国科学十大进展“中国科学十大进展”遴选活动旨在宣传我国重大基础研究科学进展，激励广大科技工作者的科学热情，开展基础研究科学普及，促进公众了解、关心和支持基础研究，在全社会营造浓厚的科学氛围，已成为盘点我国基础研究领域年度重大科学成果的品牌活动。
2023年度第19届“中国科学十大进展”遴选活动由国家自然科学基金委员会主办，国家自然科学基金委员会高技术研究发展中心（基础研究管理中心）和科学传播与成果转化中心承办，《中国基础科学》《科技导报》《中国科学院院刊》《中国科学基金》《科学通报》5家编辑部协办，分为推荐、初选、终选、审议4个环节。
共推荐了2022年12月1日至2023年11月30日期间正式发表的600多项科学研究成果；由近100位相关学科领域专家从中遴选出30项成果；在此基础上邀请了包括中国科学院院士、中国工程院院士在内的2 100多位基础研究领域高水平专家对30项成果进行投票，评选出10项重大科学研究成果；经国家自然科学基金委员会咨询委员会审议，最终确定入选2023年度“中国科学十大进展”的成果名单。
1 人工智能大模型为精准天气预报带来新突破天气预报是国际科学前沿问题，具有重大的社会价值。
量子计算机的原理及发展现状
量子计算机的原理及发展现状量子计算机作为一种全新的计算方式，其在科技领域中已经成为了炙手可热的话题。
量子计算机所具备的优势在于其在处理特定问题时能够比传统的计算机更加高效，节省时间和费用。
但是由于其技术复杂度和实用性限制，目前量子计算机的发展还处于起步阶段。
一、量子计算机的原理在传统计算机中，计算的最小单位就是比特，而在量子计算机中，计算的最小单位是量子比特。
量子比特有着比传统比特更为奇妙的性质，能够在一定条件下同时存在多种状态。
这种多重的状态被称作量子叠加态。
量子计算机利用的是量子力学中特有的性质，如叠加态、纠缠态等，利用这些性质可以提高计算机的运算速度和效率。
二、量子计算机的发展历程在上世纪八十年代，理论上量子计算机的框架已经被提出。
但是实际上由于其技术难度和限制，十分困难。
直到上世纪末和本世纪初，量子计算机的实验才被成功实现。
近年来，全球范围内的许多公司和科研机构都在量子计算机的开发上进行了大量的探索和实践。
美国、加拿大等国家的计算机和半导体公司悉数投资了大量的资金在量子计算机的开发上。
同时，中国也在这一领域有所发展，落地了中国科学院量子信息科学研究所、北京量子计算研究院等组织。
三、量子计算机的发展现状随着技术的提高和投入的不断增加，目前量子计算机在一些特定领域已经有了一定的应用，如量子密码、量子模拟、量子化学、量子搜索等。
但是总的来说，量子计算机的成本、稳定性等问题，以及缺乏完善的软硬件环境，使得其的发展仍然还处于探索和发展的阶段。
基于此，未来量子计算机的发展方向将会不断完善，开发量子算法和量子程序设计等技术，让其能够系统和完整地应用到实际的场景中。
以此应对气候模拟、量子模拟、药物设计、人工智能、信息安全等领域中复杂度很高的模拟或优化问题。
总体来说，随着技术的不断提升，量子计算机一定会在未来的科技领域中发挥重要的作用。
其可以用于模拟量子物理、化学和生物学等领域，实现控制材料、药品和环境的应用，有望有效解决传统计算机所无法处理的问题，具有非常重要的科学和实际应用意义。
国外量子计算最新发展态势综述
国外量子计算最新发展态势综述近年来，量子计算无疑是主要大国和科技强国重点关注的科技领域之一。
各方在该领域的布局不断深化，投资额度年年攀升，科研探索和技术创新高度活跃，代表性成果亮点纷呈、前景可期。
量子计算未来有望成为推动基础科学、信息通信技术和数字经济产业发展的强大新动能。
2020年中，各国政府和企业争相加大量子计算领域的投入，研究与应用成果频出。
抗量子密码研究方兴未艾，量子处理器的性能指标屡屡刷新纪录，运行条件、量子材料和测控能力等不断进步，量子编程语言和应用服务更加契合实际需求。
量子计算的物理技术路线多头并进，离子阱和超导技术相对领先，但光量子、硅量子点和拓扑等技术也表现出不凡潜力。
本文从不同侧面入手，梳理总结了量子计算领域在2020年中的发展动态和突出特点。
一、各国夯实研发力量，勾勒中短期发展蓝图尽管量子计算尚在初期发展阶段，但考虑到量子计算可能带来的革命性影响，主要大国都在不遗余力地发展量子计算技术。
2020年中，各国纷纷设立新的研发机构，就未来5 到10年左右的量子计算发展作出规划。
1.1美国力求维持量子技术优势地位早在2002年，美国国防部高级研究计划局（DARPA）就开始制定国家级的量子技术发展规划，从而使美国占据了该领域的先发优势。
2020年中，为维持美国在量子计算领域的优势地位，美国新建了一批量子技术研发机构，继续完善量子技术方面的国家级协调机制，并计划打造量子网络。
2月，美国白宫发布《美国量子网络战略愿景》报告，提出美国将建造量子互联网，确保量子信息科学（QIS）惠及大众。
7月，美国能源部公布一项量子互联网计划，计划在十年内建成与现有互联网并行的量子互联网。
同在7月，美国白宫科技政策办公室（OSTP）和国家科学基金会（NSF）宣布成立三家新的〃量子飞跃挑战研究所〃（QLCI）,分别推动量子计算、量子通信和量子测量三大方向的研究工作，其中量子计算QLCI的目标是建造大型量子计算机、开发量子算法和实现“量子优越性〃（亦称"量子霸权〃）。
量子计算的现状及未来发展
量子计算的现状及未来发展随着科技的不断进步和发展，人类已经开始探索新的计算方式，其中量子计算作为一种新型的计算方式，备受关注和重视。
量子计算，指的是使用量子比特（qubit）而不是传统的二进制比特（bit）进行数字计算的一种计算方法，有着极其高效和强大的计算能力。
本文将具体探讨量子计算的现状及未来发展。
一、量子计算的现状量子计算的发展可以追溯到20世纪80年代初，当时，科学家提出了量子计算理论，并开始进行实验研究。
经过几十年的探索和研究，量子计算技术已经取得了很大的进展，成为了当前突破性的技术之一，下面将从硬件、软件和应用等方面具体分析。
（一）硬件量子计算机依赖于量子比特（qubit）来进行计算，因此，研究者们一直在致力于开发和制造更好的量子比特。
通过多年的研究和努力，研究者们已经实现了初步的量子计算机，并且相继提出了多种制备量子比特的方法，如拓扑量子比特、超导量子比特、离子阱量子比特等，其中拓扑量子比特已经被业内视为未来量子计算机的基本架构。
（二）软件量子计算机的软件研究同样紧随硬件发展的步伐，研究者们提出了多种量子算法，如Grover搜索算法、Shor算法、量子傅里叶变换等，它们能够更好地利用量子比特的特性，完成超乎传统计算机能力的计算任务。
此外，为了方便用户在量子计算机上执行量子程序，研究者们还开发了多种量子编程语言，如Q#、QCL等。
（三）应用目前，量子计算机的使用场景主要包括化学计算、大数据处理、密码学破解和人工智能等方面。
例如，量子计算机可用于模拟化学反应和材料设计，尤其是在能源和生物领域的应用前景十分广阔；量子计算机对于海量数据的处理速度更是传统计算机的数倍以上，可用于大数据处理和分析；而在密码学破解方面，量子计算机可用于解决传统密码学难题，对于网络安全机构来说是一个重大挑战。
人工智能方面，量子计算机可以利用其特有的计算能力，在机器学习、自然语言处理、计算机视觉等领域发挥重要作用。
计算机科学与技术国内外研究综述范文
计算机科学与技术国内外研究综述范文全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：从20世纪中叶开始，计算机科学与技术在世界范围内快速发展，成为当今国际社会最重要的技术领域之一。
国内外学者们对计算机科学与技术的研究也日益深入，不断推动着这一领域的发展。
本文将综述国内外关于计算机科学与技术的研究进展，以期为读者提供一个全面的了解。
一、人工智能二、物联网技术物联网技术是计算机科学与技术领域的另一个重要研究方向。
国内外学者们在物联网技术领域的研究中，提出了各种创新的理论和方法，推动着物联网技术的发展。
国外的物联网技术主要应用于智能家居、智能交通、智能医疗等领域，融合了传感技术、通信技术、云计算技术等多方面的技术。
国内的物联网技术发展也日益活跃，各种创新应用不断涌现，为我国的工业生产、城市管理等方面带来了巨大改变。
三、大数据技术大数据技术是计算机科学与技术领域的另一个研究热点。
大数据技术的发展为人们提供了更多的数据处理和分析方法，为决策者提供了更准确的数据支持。
国外的大数据技术主要应用于金融、医疗、电商等领域，发挥着重要的作用。
在国内，大数据技术也获得了快速发展，各种大数据平台和工具不断涌现，为我国的经济发展、公共管理等方面提供了强大支持。
计算机科学与技术是一个充满活力的领域，国内外学者们在这一领域的研究中取得了众多重要成果。
希望未来国内外的研究者们能够继续积极探索，共同推动计算机科学与技术领域的发展。
【字数满足要求，结束撰写】。
第二篇示例：计算机科学与技术是一门涉及计算机软硬件系统的学科，随着信息技术的发展和普及，计算机科学与技术在各个领域都有着广泛的应用和影响。
本文将就计算机科学与技术领域的国内外研究现状进行综述，探讨其发展趋势和未来发展方向。
一、国内外研究现状概述在过去几十年中，计算机科学与技术领域取得了巨大的发展，国内外各大高校和科研机构在该领域开展了大量的研究工作，取得了许多重要成果。
在人工智能领域，美国的斯坦福大学、麻省理工学院等世界一流院校一直处于领先地位，他们在深度学习、自然语言处理、计算机视觉等方面取得了突破性进展。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
量子程序设计研究进展丁圣超2005年10月11日0引言正式量子计算的研究应该认为从1982年R. Feynman的论文《Simulating Physics with Computers》[1]开始，在这篇开创性的论文中，Feynman认为构造基于量子机制的计算机可能能够有效模拟量子系统或其他物理系统，而这种模拟对于传统计算机来说是相当困难的。
在1985年，Deutsch[2]讨论了量子计算机可能的计算能力，并相对于经典图灵机提出了量子图灵机(Quantum Turing Machine, QTM)的概念。
随后，在20世纪90年代中期，发现了Shor[3]量子因子分解算法和Grover[4]量子搜索算法，这两类算法展示了量子计算从根本上超越经典计算机计算能力和在信息处理方面的巨大潜力。
与此同时，量子计算机和量子信息处理装置的物理实现的研究，成为继并行计算、生物计算之后的又一研究热点。
另一量子计算研究领域的热点是量子密码技术，但不是我们感兴趣的。
这里关注的是量子程序设计的相关技术的研究。
一般认为，量子计算的几个基本要求是[5]：鲁棒地表示量子信息完成酉变换的通用性族制备基准初态测量输出结果事实上，目前量子计算机的物理实现相当有限，最多的是IBM在实验室实现的7个量子位的量子设备。
然而，对于量子程序设计的前瞻性研究还是很有必要的，至少这样做可以摆脱缺乏严格的理论基础的尴尬，在传统计算机上的程序设计就曾广泛存在这样的问题。
我认为量子程序设计的相关研究领域可以大致分为如下几个方面：量子计算机体系结构量子程序设计语言的研究语法语义的研究量子程序编译量子计算模拟而且这些方面彼此之间有关联，或是有部分重叠。
1 量子计算机体系结构1.1 QRAM(Quantum Random Access Machine)由Knill[6]提出，在这篇论文中作者没有给出QRAM形式化的定义，但是作者指出QRAM是一种主从式机器，应由量子寄存器组成，由传统计算机进行的传统计算，对量子计算进行预处理，并控制量子寄存器的状态演化，最后获得量子系统的测量结果，而且该机器具有在量子寄存器上进行状态制备、酉转换和测量等量子操作的能力。
1.2 SQRAM(Sequential Quantum Random Access Machine)[7]在QRAM的基础上提出了一种量子计算SQRAM体系结构。
这种结构是一个传统计算机和量子计算机的混合体。
作者描述了一个合适的指令集，实现了量子门的一个通用集，并通过运行Deutsch的量子算法[5]证明了SQRAM操作的有效性。
其体系结构和操作周期如下图所示。
图1. SQRAM的体系结构图2. SQRAM的操作周期2 量子程序设计语言的研究量子程序设计语言的研究是一项艰巨的工作。
因为目前我们仅发现了极其有限的量子算法，而且我们尚不清楚未来的量子计算机是否拥有一个象传统计算机一样的中央处理器。
目前量子程序设计语言的研究都是基于上述的QRAM和SQRAM量子计算机体系结构的。
[6, 8, 9, 7]讨论了量子程序设计语言应该具有的几个特征：Classical Characteristics：多年的传统程序设计语言的研究可对量子程序设计语言的研究给予很多启发。
Completeness：一种量子程序设计语言应该是通用的，应该能够描述所有的量子算法，具有与量子线路模型相同的表达能力。
Expressivity：该语言应该给程序设计者提供充足的操作指令，并提供能够方便构造量子程序的机制。
Separability ：应该易于分离程序中的量子部分和传统部分，这样可以简化编译器的设计，并易于程序的执行。
Hardware Independence ：一种高级程序设计语言应该与特定的机器实现无关，应尽可能将量子图灵机(Quantum Turing Machine, QTM)作为其执行平台。
Extension of Classical Languages ：量子程序设计语言如果能够从已广泛使用的传统设计语言进行扩展，应该比一种全新的语言更受欢迎。
本文借鉴了文献[10]对程序设计语言的分类方法。
2.1命令式语言(imperative languages)最早的形式化的量子程序设计语言可能是Knill[6]的量子程序设计伪代码语言，这种语言适合在QRAM 上实现。
在这种语言中，量子寄存器被视为具有不确定状态的传统寄存器，在伪代码中用带下划线的字母表示。
Knill 给出了如何在伪代码中引入量子寄存器、量子寄存器和传统寄存器如何转换等问题的建议。
例如，一个寄存器不能同时以量子形式出现在一条语句两边；出现在语句左边的寄存器要么是传统的，要么是从未定义过的新的寄存器（量子的或传统的）；等等。
同时，Knill 也意识到，这种量子伪代码语言本身并不精确，并不是一种可实现的量子程序设计语言；然而，这毕竟在如何叙述量子操作和测量的应用上迈出了重要的一步。
经过几年的发展，Ömer 在C 语言的语法启发下，第一次提出了一种真正实现的量子程序设计语言，QCL(Quantum Computing Language)[11, 12, 13, 14, 15]。
他也实现了该语言的一种模拟器，可以从http://tph.tuwien.ac.at/~oemer/qcl.html 免费获得。
QCL 是一种结构化量子程序设计语言，它将传统程序设计中的如变量、数据类型、循环、条件分支、子程序、局部变量、动态内存分配等概念进行量子化，设计了相应的量子形式。
QCL 的主要特征包括：具有函数、流控制、交互式I/O 、各种传统数据类型（int, real, complex, boolean, string ）的传统控制机制，语法接近于C 语言；除传统程序设计语言的过程和函数两种结构外，提供两种量子操作类型：通用酉操作(operator)和可逆的伪标准门(qufunct)；为编译器提供各种量子数据类型(qubit 寄存器)：qureg, quconst, quvoid, quscratch ； 方便操作量子寄存器：q[n]-qubit, q[n:m]-substring, q&p-combined register ；为局部量子变量提供量子内存管理机制，采用的是“量子堆”(quantum heap)的方法，所有未分配的量子寄存器都为空1。
QCL 允许子程序（函数或过程）中使用从量子堆中分配的临时空间，称为scratch space 。
为保证量子堆能正常工作，要求这些空间在分配前、释放后都为空，QCL 使用如下过程进行处理：设F 是一个量子函数，具有参数寄存器x （quconst ），目标寄存器y （quvoid ）和scratch 寄存器s （quscratch ），定义为：s y x s y x i j i f i i s y x F >>>→>>>)(|)(||0|0|:|),,(s 在计算过程中的状态变为)(i j 。
释放s 时，QCL 自动分配一个辅助寄存器空间t （也是从量子堆中分配的，故而也要求使用后为空），将F 转换为如下定义的F ’操作：),,(),(),,(),,,(s t x F y t fanout s t x F t s y x F +=′1 空寄存器(Empty Registers)：量子寄存器s 为空，当且仅当满足:|00|,||)(00〉〈=〉Ψ=〉ΨP s P .其中fanout 操作定义为：i i i fanout →0:最后的结果是x 的计算结果保存在y 中，同时恢复了s 和t 。
如下所示：0,0),(,)(),(),(,)(),(,0,0,0,0,i f i i f i j i f i i f i j i i →→→QCL 没有结合盖然论和非确定论，没有程序精练的概念，也没有语义，而且只允许标准观测，只适合量子算法的数值模拟[16]。
Sanders 和Zuliani[16, 17]定义了qGCL 语言，该语言基于guarded-command language ，用pGCL 表达，因而继承了pGCL 的refinement calculus 。
qGCL 在pGCL 基础上进行了如下扩展：变换：将一个传统的位寄存器变换为一个量子位寄存器；初始化：为量子计算初始化量子位寄存器；演化：由量子寄存器上的酉操作序列构成；结束（观测）：从量子寄存器读取数据。
qGCL 拥有严格的语法和语义，有程序精练、数据精练的概念，包含有高级控制结构。
而且，它将酉变换抽象为赋值，将量子门抽象为酉变换的执行。
qGCL 的语法除了包括变量声明、赋值、条件语句、循环语句外，还包括非确定性语句P Q I 和概率语句r P Q ⊕。
由于qGCL 具有严格、抽象的语义和相关的refinement calculus ，可能比QCL 更适于程序的推导、正确性证明和教学。
Zuliani 在文[18, 19]中还研究了qGCL 中非确定和混和态条件下的程序设计问题。
Bettelli 等人定义了一种基于C++和低级原语的高级程序设计语言[8]，一般称之为Q 语言。
由于量子计算过程中不能对量子位进行测量，运行过程中不能对量子寄存器进行读操作，因此量子寄存器(Qreg)应该当作访问量子设备的一个部分的接口，而不是一个象传统寄存器那样保存数值的器件（除非决定对其进行测量）。
所有对量子寄存器的操作由高级原语（HLP, High Level Primitives ）和低级原语（LLP, Low Level Primitives ）构成，其中HLP 包括操作合成、操作变换、可控操作、传统函数的操作等等不直接与量子设备交互的操作，LLP 是基于QRAM 模型的，包括量子寄存器初始化与分配、寄存器测量、低级酉门等与量子设备相关的操作，但是尽可能设计成与体系结构无关。
他们给出了编译的细节，提供了自动对高级原语进行优化并转换成低级原语的方法，并用C++库实现了该语言。
系统实现可以从http://sra.itc.it/people/serafini/qlang/获得。
Gough[20]实现了一种提供叠加和测量的Perl 模块，由于整合了支持复数的模块，该实现可模拟一般的量子计算。
Tafliovich[21]定义了一种基于或然的、肯定的程序设计的量子程序设计语言。
这种语言本身是命令式的，其关键的一个特点是程序和规范之间有紧密的联系，并强调实现上的精练。
2.2函数式语言与λ-演算(Functional Languages and Lambda-Calculus)Van Tonder [22]定义了一种量子λ-演算，λp ，该演算具有可操作的语义和方程式理论。