# 安裝 Pennylane

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此系列文章我們希望讀者有 Python coding 基礎，如果沒有的話也無妨，讀者還是能透過這系列文章輕易上手。
</blockquote>

在這節我們將一步一步教您，如何將 Pennylane 接上您的電腦，以便日後用 Pennylane 實作量子計算。安裝 Pennylane 的方法有很多種，讀者可以自行評估哪種方法最適合你，或是對你最方便。

## 線上使用
如果你不想要在自己的電腦上安裝 Pennylane 或是覺得安裝程序很麻煩，那你可以在網頁上使用 Pennylane，缺點就是如果你有什麼大數據要拿來做量子計算，或是要將計算輸出的結果輸出成表格，就要先將檔案丟到雲端。

首先打開瀏覽器（建議是 Google Chrome），搜尋 "Colab"，或是點擊這[連結](https://colab.research.google.com/ )。Colab 是 Google 提供的免費雲端開發環境，還有提供免費的 GPU 資源做使用。

點擊右上角「登入」，用您的 Google 帳號登入

<div style="text-align: center;">
<img src="https://hackmd.io/_uploads/B18QbLxXJx.png" alt="Colab Home" width="100%"/>
<p>Colab 首頁
</p>
</div>

點擊左上角「檔案」中的「開啟筆記本」

<div style="text-align: center;">
<img src="https://hackmd.io/_uploads/Sy0_bLgXJe.png" alt="Open file" width="100%"/>
<p>
</p>
</div>

點擊視窗中左下角的「新增筆記本」

<div style="text-align: center;">
<img src="https://hackmd.io/_uploads/rJZJzIe7yx.png" alt="Add notebook" width="80%"/>
<p>
</p>
</div>

在長條方格（稱作 cell）中輸入 "*!pip install pennylane"*

<div style="text-align: center;">
<img src="https://hackmd.io/_uploads/HkxUz8lmyx.png" alt="Cell" width="100%"/>
<p>
</p>
</div>

點擊 cell 左邊類似播放圖示的按鍵，安裝 Pennylane，安裝完後，點擊 cell 左上方「+ 程式碼」，然後在新的 cell 輸入

import pennylane as qml

一樣點擊執行，你就可以開始使用 Pennylane。更多關於 Colab 的基本教學，可以參看這[連結](https://its.fcu.edu.tw/sites/default/files/oit_custom/colab%E8%AA%AA%E6%98%8E-20230103-HL.pdf)。

## 在自己電腦上使用（本地安裝）
簡言而之就是把 Pennylane 安裝在自己的電腦上，在自己的電腦上做使用，好處是可以離線使用，缺點是當你要執行比較複雜的任務而你的電腦硬體配置也不是那麼好，就容易當機或是跑很慢（一個小時以上），不過通常是你已經在做研究才會執行那麼複雜的任務。

### 第一步：檢查 Python 版本
首先，你要檢查電腦內建 Python 的版本，否則無法支援下文要提及的 jupyter notebook 和 Pennylane。打開你電腦上的終端機（terminal）

如果你的電腦是 Mac，你可以在 Spotlight 搜尋中輸入 "terminal"，如果你的電腦是 Windows，則在「開始」的搜尋匡（或是快捷鍵 Win+R）中輸入 "CMD"，如果你的作業系統是 Linux，可以透過快捷鍵 CTRL+ALT+T 打開 terminal。

<div style="text-align: center;">
<img src="https://hackmd.io/_uploads/ryBw7Bx7ke.png" alt="Terminal" width="70%"/>
<p>Mac 終端機
</p>
</div>

接著在 terminal 中打以下程式碼（只要打 "python --version"，前面那些文字都是系統預設，Xanadu 只是範例，這段會是你電腦的名字）

(base) Xanadu ~ % python --version

按 Enter 後就會出現 Python 的版本，如下

(base) Xanadu ~ % python --version
Python 3.9.7

### 第二步：更新 Python
如果你的 Python 版本是 3.7 以上，那可以跳過這步驟。如果不是的話，可以在[這裡](https://www.python.org/downloads/)選擇你的作業系統與欲安裝的版本（像是 3.10），下載下來並安裝。

如果你是 Windows 使用者，在安裝 Python 的過程中，記得要勾選 "Add Python to PATH"。如果你是 Mac 使用者，要記得安裝 Xcode（電腦會跳出提示要你點擊安裝）。

### 第三部：安裝 Anaconda
接著我們還需要安裝 jupyter notebook 才能有介面打程式，這邊提供兩種方式做安裝：透過 Anaconda 或是透過 pip 安裝

**使用 Anaconda 安裝**：
我們強烈建議安裝 Anaconda，你可以在[這裡](https://www.anaconda.com/download/success)選擇你的作業系統，下載下來安裝。如果遇到問題，你可以在[這裡](https://simplelearn.tw/anaconda-3-intro-and-installation-guide/)找到安裝教學，或是在網路上搜尋關鍵字．網路上的教學非常豐富。

**使用 pip 安裝**：
在 terminal 上輸入

(base) Xanadu ~ % pip install — upgrade pip

按下 Enter 後執行安裝，安裝完後接著輸入

(base) Xanadu ~ % pip install jupyter

### 第四部：安裝 Pennylane
在 terminal 上輸入

(base) Xanadu ~ % pip install pennylane

按下 Enter 做安裝

### 第五部：打開 jupyter notebook
最後一步，在 terminal 上輸入

(base) Xanadu ~ % jupyter notebook

接著電腦會透過瀏覽器（網頁）打開 jupyter notebook

<div style="text-align: center;">
<img src="https://hackmd.io/_uploads/rJt5aSeQ1l.png" alt="jupyter notebook" width="90%"/>
<p>
</p>
</div>

點擊右上角的 New 下拉選單，點擊 Python

<div style="text-align: center;">
<img src="https://hackmd.io/_uploads/HydJCHlmJg.png" alt="New file" width="90%"/>
<p>
</p>
</div>

你會看到這畫面

<div style="text-align: center;">
<img src="https://hackmd.io/_uploads/Hkcg0Sem1l.png" alt="Cell" width="100%"/>
<p>
</p>
</div>

在長條方格（稱作 cell）中打上

import pennylane as qml

點擊 cell 上方的 "Run"，恭喜你，你可以開始使用 Pennylane 做量子計算了。

## 在自己電腦上使用（VS code）
今天如果你立志成為專業的研究員，那筆者建議你使用 VS code（全稱 Visual Studio Code），方便做研究與開發
### 第一步，檢查與更新 python 版本
### 第二步，安裝 Anaconda
### 第三步，安裝 VS code
首先在[官方網站](https://code.visualstudio.com/download)上安裝 VS code

<div style="text-align: center;">
<img src="https://hackmd.io/_uploads/H15Ck1DQZg.png" alt="VS CODE" width="30%"/>
<p>VS code
</p>
</div>

### 第四步，建立環境
當你開始做研究後，不同的研究專案可能使用的 package 版本都不同，而且不同 package 版本也會互相影響，像是 A package 3.0 不支援 B package 2.0，不是說每個 package 都安裝最新版本就好，另外就是做研究時常會與其他人協同合作，在你電腦上跑不動不代表別人的電腦就跑得動，反過來也是，這時候我們需要一個工具幫我們管理不同專案裡的 package 版本，這我們稱做「環境」，而這管理工具是：Conda。

一樣，打開你的 terminal，利用 conda 建立環境（或是說新增專案名稱）

(base) Xanadu ~% conda create --name [環境/專案名稱] python=[版本]

記得後面的 "python=[版本]" 中間不能有空格，像是 "python=3.10"。建立完後要開啟這個環境

(base) Xanadu ~ % conda activate [環境/專案名稱]

這時候你的 terminal 會變成這樣

([環境/專案名稱]) Xanadu ~ %

接著我們就可以在裡面安裝你需要用到的套件，在安裝時我們優先使用以下語法

([環境/專案名稱]) Xanadu ~ % conda install [package]

不過不是每個 package 都能順利用 conda 安裝，像是 pennylane，在這種情況下就要用 pip

([環境/專案名稱]) Xanadu ~ % pip install pennylane

### 第五步，打開 VS code
完成後打開 VS code，新增檔案

<div style="text-align: center;">
<img src="https://hackmd.io/_uploads/B1KS4kwmbe.png" alt="VS CODE" width="70%"/>
<p>
</p>
</div>

選擇 Jupyter Notebook

<div style="text-align: center;">
<img src="https://hackmd.io/_uploads/HkvOE1vXbx.png" alt="VS CODE" width="70%"/>
<p>
</p>
</div>

一樣在長條方格（cell）中打上，然後按左邊執行

<div style="text-align: center;">
<img src="https://hackmd.io/_uploads/H1PcE1PXZg.png" alt="VS CODE" width="70%"/>
<p>
</p>
</div>

接著會跳出要你選擇環境的視窗

<div style="text-align: center;">
<img src="https://hackmd.io/_uploads/Sk3i4ywm-g.png" alt="VS CODE" width="70%"/>
<p>
</p>
</div>

接著就能開始你第一個量子計算

## 備註
程式領域瞬息萬變，有時候出現新方法，或是本文提供的方法已經沒再支援，團隊成員來不及更新，敬請見諒。

## 延伸閱讀
- [Colab 基本介紹與教學](https://its.fcu.edu.tw/sites/default/files/oit_custom/colab%E8%AA%AA%E6%98%8E-20230103-HL.pdf)
- [如何安裝 Python（Mac/Windows）](https://chunyeung.medium.com/給自學者的python教學-1-如何安裝python-126f8ce2f967)
- [在 Mac 上安裝 Anaconda](https://nk7260ynpa.medium.com/anaconda-安裝教學-macos-f59e744a2cb9)
- [在 Windows 上安裝 Anaconda](https://simplelearn.tw/anaconda-3-intro-and-installation-guide/)
- [Jupyter 介面介紹](https://simplelearn.tw/jupyter-notebook-intro-and-tutorial/)
- [如何安裝 Pennylane（官網）](https://pennylane.ai/install)
- [如何安裝 Pennylane（影片）](https://www.youtube.com/watch?v=RDdYapLntbE)