Czy obliczenia kwantowe są wystarczająco dojrzałe dla informatyka bez doświadczenia w dziedzinie fizyki?

Lekko związane z tym pytaniem , ale nie to samo.

Tradycyjna informatyka nie wymaga wiedzy z zakresu fizyki, aby informatyk mógł badać i robić postępy w tej dziedzinie. Oczywiście musisz wiedzieć o podstawowej warstwie fizycznej, gdy twoje badania są z tym związane, ale w wielu przypadkach możesz ją zignorować (np. Przy projektowaniu algorytmu). Nawet gdy szczegóły architektoniczne są ważne (np. Układ pamięci podręcznej), często nie trzeba znać wszystkich szczegółów na ich temat ani sposobu ich implementacji na poziomie fizycznym.

Czy obliczenia kwantowe osiągnęły ten poziom „dojrzałości”? Czy potrafisz zaprojektować algorytm kwantowy lub przeprowadzić rzeczywiste badania w tej dziedzinie jako informatyk, który nie wie nic o fizyce kwantowej? Innymi słowy, czy możesz „nauczyć się” obliczeń kwantowych ignorując stronę fizyczną i czy warto (pod względem kariery naukowej)?

Mówiąc jako informatyk bez żadnego zaplecza fizycznego wnoszącego wkład do obliczeń kwantowych: tak, informatycy bez żadnego zaplecza fizycznego mogą wnosić wkład w obliczenia kwantowe. Chociaż myślę, że zawsze tak było; nie ma to nic wspólnego z „dojrzałością” pola.

Jeśli rozumiesz postulaty mechaniki kwantowej (operacje są macierzami jednostkowymi, stany to wektory jednostkowe, pomiar jest rzutowaniem) i wiesz, jak stosować je w kontekście obliczeń, możesz tworzyć algorytmy kwantowe. Fakt, że te pojęcia pierwotnie wywodzą się z fizyki, jest interesujący z historycznego punktu widzenia, ale nie jest tak naprawdę istotny przy optymalizacji obwodu kwantowego. Jako konkretny przykład: fizyka kwantowa jest bardzo obciążająca dla rachunku różniczkowego, ale obliczenia kwantowe nie.

Fizyka kwantowa staje się istotna, jeśli próbujesz zaprojektować algorytmy do symulacji układów kwantowych. Niektóre pojęcia, których nauczyłbyś się na kursie fizyki kwantowej, powinny również pojawić się na kursie obliczeń kwantowych. Ale ogólnie zgadzam się ze Scottem Aaronsonem :

[Mój] sposób nauczania mechaniki kwantowej [...] rozpoczyna się bezpośrednio od rdzenia pojęciowego - mianowicie pewnego uogólnienia teorii prawdopodobieństwa, aby pozwolić na znaki minus. Gdy dowiesz się, na czym polega teoria, możesz posypać się fizyką, aby spróbować [...]

[mechanika kwantowa] nie jest teorią fizyczną w tym samym sensie co elektromagnetyzm lub ogólna teoria względności. [...] Zasadniczo mechanika kwantowa jest systemem operacyjnym, na którym działają inne teorie fizyczne jako oprogramowanie aplikacyjne [...]

[...] [mechanika kwantowa] dotyczy informacji, prawdopodobieństw i obserwowalnych oraz ich wzajemnych relacji.

Z moich doświadczeń wynika, że ​​tak. Rzeczywiście można projektować algorytmy bez znajomości fizyki. Dla mnie są to jak dotąd koncepcje matematyczne. Pamiętam, jak raz obejrzałem kurs o informatyce kwantowej od Scotta Aaronsona, który zacytował:

Obliczenia kwantowe są naprawdę „łatwe”, jeśli usuniesz z nich fizykę.

Jeśli jednak będziesz pracować nad aplikacjami z fizyki lub chemii, zawsze przydatne będzie posiadanie wiedzy o tym, nad czym będziesz pracować.

Pole jest otwarte dla wielu środowisk (matematyka, fizyka, informatyka ...). Myślę, że czasami jest to wyzwanie komunikujące się między różnymi środowiskami, ale nie jest to niemożliwe. Rzeczywiście powiedziałbym, że jest konstruktywny i współpraca może być korzystna. Ale zawsze można odnosić się do jego preferowanej interpretacji / koncepcji.

Jako kariera jest to znowu według twojego punktu widzenia. Myślę, że w tej dziedzinie jest wiele do zrobienia, więc nie przejmuj się. Zrób to, jeśli ci się spodoba. Plus praca w tej dziedzinie nie oznacza, że ​​musisz się powstrzymywać. Nadal będziesz musiał pracować z klasycznymi algorytmami i będziesz potrzebować umiejętności kodowania.

Jeśli interesuje Cię nauka z punktu widzenia informatyka, książka ta może być pomocna: https://www.amazon.com/Quantum-Computing-Computer-Sciencesists-Yanofsky/dp/0521879965

Powodzenia w kwantowej podróży!

Prawie zawsze tak było. Możesz studiować książkę Nielsena i Chuanga, nie wiedząc o fizyce. Jest wprowadzenie Mermina skierowane do informatyków. Prawdopodobnie istnieje wiele innych zasobów (jestem prawie pewien, że np. Książka Aaronsona - oparta na wykładzie CS - doskonale nadaje się dla osób bez wykształcenia fizycznego.) Ogólnie rzecz biorąc, formalizm fizyki potrzebny do zrozumienia informacji kwantowej i obliczeń jest dość niski klucz w porównaniu do innych dziedzin fizyki (kwantowej). (Nie oznacza to jednak, że badanie zjawisk w informacjach kwantowych i obliczeniach jest mało istotne).