양자 프로그래밍은 양자 컴퓨터에서 실행 가능한 명령어를 설계하고 작성하는 과정이다. 기존의 고전적인 프로그래밍이 비트(Bit)를 기반으로 0 또는 1의 상태를 처리하는 것과 달리, 양자 프로그래밍은 양자역학의 원리인 중첩(Superposition)과 얽힘(Entanglement)을 이용하는 큐비트(Qubit)를 제어 대상으로 한다.
양자 프로그래밍의 주요 목적은 특정 문제를 해결하기 위해 고안된 양자 알고리즘을 실제 하드웨어나 시뮬레이터에서 작동할 수 있는 코드 형태로 구현하는 것이다. 이를 위해 양자 게이트(Quantum Gate)의 배열인 양자 회로(Quantum Circuit)를 구성하거나, 고수준의 양자 프로그래밍 언어를 사용하여 논리를 기술한다.
현재 사용되는 주요 양자 프로그래밍 언어 및 프레임워크로는 IBM의 Qiskit, 구글의 Cirq, 마이크로소프트의 Q#, ETH 취리히에서 개발한 Silq 등이 있다. 이러한 언어들은 대부분 파이썬(Python)과 같은 기존 언어의 라이브러리 형태로 제공되거나 전용 구문을 갖추고 있다.
양자 프로그래밍은 고전 컴퓨터가 해결하기 어려운 복잡한 물리·화학적 시뮬레이션, 최적화 문제, 암호 해독 등의 분야에서 효율적인 연산을 수행하는 것을 지향한다. 다만, 현재의 기술 단계는 오류 수정 기능이 완벽하지 않은 잡음이 있는 중형 양자(NISQ) 시대에 머물러 있어, 하드웨어의 특성을 직접 고려해야 하는 저수준 프로그래밍의 비중이 높다.
