Visual Studio 2017 中加装Microsoft Quantum Development Kit开发包后，就可以使用Q#语言编写量子算法程序。量子编程的新世界就在眼前，我们要不要先打声招呼“Hello, QUANTUM world!”。
量子计算机是基于量子特性设计的计算机，我们在使用量子计算机之前，需要考虑一个问题:如何使用，或者说，按照什么模式来使用。粗略的做个类比，核弹是基于核反应的zha弹，威力无穷。当我们拥有了核弹这样的神器，我们应该构建一种怎样的策略来使用：是把常规武库全部报废，任何问题都用核弹来说话；还是同时持有常规武库和核武库，针对不同问题采用不同策略。
理论上，任何算法都能够在量子计算机上实现，输出一行字符串也不例外。但这样的应用，几乎不会用到任何量子特性，也不会发挥量子计算的任何优势。因此，一种合理的方案是，将量子计算机作为一个相对独立模块来使用，就像显卡、声卡、网卡一样。经典计算机做主机，运行主程序，遇到需要量子计算来解决的问题时，就调用子程序，在量子计算模块上运行量子算法。
在Visual Studio 2017中进行量子算法编程，采用的就是这种将量子计算作为相对独立模块对待的方式。用通用编程语言C#写主程序，用量子编程语言Q#编写子程序。
当建立了一个Q#应用工程HelloQ后，系统自动生成两个源程序文件，一个是C#主控程序Driver.cs，一个是Q#量子编程源程序Operation.qs。我们将Operation.qs改名为HelloQ.qs。
写完第一个量子计算程序之后，两个文件中的代码长的下面这个样子。
Driver.cs
HelloQ.qs
可是这程序看上去平平无奇啊。
实际上，这两段源码确实平平无奇，既不能秒解上古宝藏密文，也不能让AI智商暴涨。它所做的，是模拟了一个量子逻辑门操作哈达玛门（在图中，这个量子逻辑门操作还被注释掉了），也就是红框中这一句代码的功能。
经典计算机由晶体管构成，用高低电位表示二进制0和1数字信号。能够对数字信号进行逻辑运算的电路称为逻辑门，比如非门、与门、与非门、或非门、或门、异或门、异或非门，施密特触发门、缓冲器、驱动器等。
相应的，量子计算机由二态量子系统构成，比如一个光子，有水平偏振态和竖直偏振态，用两种不同偏振态表示量子态|0>和|1>。数学上，|0>表示向量{{1},{0}}，|1>表示向量{{0},{1}}。
方便起见，以后分别用{{1},{0}}和{{0},{1}}分别表示向量
和
哈达玛门传输函数为
方便起见，以后用sqrt()表示开平方根。H可以写作H=(1/sqrt(2))·{{1, 1}, {1, -1}}
可以算出:
H·|0> = 1/sqrt(2)*|0> + 1/sqrt(2)*|1> ------------ (1)
H·|1> = 1/sqrt(2)*|0> - 1/sqrt(2)*|1> ------------ (2)
上面两个式子右边都是|0>和|1>的线性组合。一般的，对于|ψ>=α·|0> + β·|1>，我们称其为叠加状态。也就是，在同一时刻，这个量子位即处于|0>态、也处于|1>态。如果我们对该量子位进行测量，量子位的叠加状态就坍塌了，坍塌的意思是一旦被测量，量子位就处于|0>态或者|1>态了。是测量这个过程使得量子位出现在某一固定状态。其中，测得为|0>的概率为α的平方，测得为|1>的概论为β的平方。特殊的，测量|0>态的量子位，100%测得|0>态，测量|1>态的量子位，100%测得|1>态。
那么，对上面(1)式和(2)式所表达的量子态进行测量，得到|0>态和|1>态的概率分别是多少？对于(1)式，测得|0>态的概率为(1/sqrt(2))的平方，即0.5；测得|1>态的概率为(1/sqrt(2))的平方，即0.5。对于(2)式，测得|0>态的概率为(1/sqrt(2))的平方，即0.5；测得|1>态的概率为( - 1/sqrt(2))的平方，即0.5。
模拟哈达玛门，如果只经过一次实验，是看不出哈达玛门的特性的。进行一次测量，处于重叠态的量子位要么坍塌为|0>、要么坍塌为|1>，看不出概率特性。因此，要实验哈达玛门特性，需要反复测量多次。上面的代码对初始状态为|0>和|1>的量子位分别测量1000次。
如果将哈达玛门这一句代码注释掉，得到的结果为：
也就是，不经过哈达玛门，直接测量。初始态为|0>，测量1000次，1000次均为|0>态；初始态为|1>，测量1000次，1000次均为|1>态。
如果将哈达玛门这一句代码启用，得到的结果为：
也就是，经过哈达玛门，再测量。初始态为|0>，测量1000次，489次为|0>态（接近0.5的概率），511次为|1>（接近0.5的概率）；初始态为|1>，测量1000次，486次为|0>态（接近0.5的概率），514次为|1>（接近0.5的概率）。这个结果和哈达玛门的数学概率结果吻合。实际上，如果我们再运行一次，具体次数可能不一样了，不过基本还是会和数学期望吻合。比如：
至此，可以认为这次仿真实验是成功的，实现了对哈达玛门的模拟，得到了与理论预期一致的结果。也就是，完成了量子计算的第一个程序。可以看到，量子编程不是科幻影视作品中的瑰丽想象。量子编程也是编程，需要实实在在的工作，也要一句句敲代码、编写量子计算机能够运行的程序。
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