Czy moje tło wystarcza do rozpoczęcia obliczeń kwantowych?

Jestem studentem pierwszego roku elektrotechniki. Chcę studiować obliczenia kwantowe i kwantową sztuczną inteligencję w przyszłości, a także prawdopodobnie pracować nad budowaniem komputerów kwantowych.

Dwukrotnie ukończyłem wprowadzenie Strang'a do algebry liniowej oraz Axler's Linear Algebra . Ukończyłem kurs prawdopodobieństwa MIT OCW 6.041. Znam Rachunek 1, 2 i 3 oraz Równania różniczkowe.

Mam 2 pytania:

1. Czy moje doświadczenie jest wystarczające do studiowania informatyki kwantowej?
2. Od czego zacząć / jakie materiały sugerujesz?

Pracuję nad podręcznikiem, który jest obecnie w fazie wczesnego dostępu o nazwie Learn Quantum Computing za pomocą Pythona i Q # . Jest przeznaczony dla osób, które chcą nauczyć się programować dla komputera kwantowego i nauczyć się podstaw tego, jak działa komputer kwantowy. Jedynym warunkiem wstępnym wiedzy jest programowanie w pewnym języku (Python pomaga, ale tak naprawdę nie jest wymagany) i podstawy Algebry Liniowej (wiele rodzajów macierzy i wektorów). Mój współautor @ chris-granade i ja chcielibyśmy poznać opinie na temat tego, co aktualnie jest na forach związanych z książką, a na konferencjach i podcastach krążą kody rabatowe i takie, hmu na dm i mogę znaleźć jeden dla ciebie !

Zdecydowanie powiedziałbym: idź. Mam dużo mniej doświadczenia i wiedzy matematycznej niż ty, ale mogłem nauczyć się podstaw. Z pewnością coś mi wychodzi z głowy, ale myślę, że byłbyś dobrze przygotowany. Jedynym obszarem, w którym możesz potrzebować więcej nauki, jest logika i klasyczna informatyka. Posiadanie wiedzy, nawet nieco podstawowej, tutaj zdecydowanie pomaga. Zacząłem od Quantum Computing Chrisa Bernhardta dla wszystkich . To może być dla ciebie zbyt proste, ale dało mi to dobry punkt wejścia.

Ostatecznie myślę, że najważniejsze jest twoje zainteresowanie i entuzjazm, więc jeśli jesteś zafascynowany tym tematem, kontynuuj go!

Jestem także studentką mającą nadzieję rozpocząć karierę w dziedzinie komputerów kwantowych. Jestem studentem fizyki, który zainteresował się tym tematem około rok temu, a oto niektóre rzeczy, które pomogły mi zbudować fundament.

Pod względem tła algebra liniowa jest jedynym kursem niezbędnym do zrozumienia podstaw przedmiotu. Powodem jest to, że obliczenia można uprościć jako serię macierzy (zwanych bramkami) działających na konkretny wektor (zwany stanem). Kurs mechaniki kwantowej będzie niezbędny do bardziej zaawansowanych badań i wielu zastosowań obliczeń kwantowych, ale masz doskonałe kwalifikacje, aby rozpocząć naukę podstaw bez takiego kursu.

Jeśli chodzi o zasoby, radzę zacząć od czegoś lżejszego niż podręcznik do pierwszego wprowadzenia. Bardzo polecam Dokumenty pomocy technicznej Microsoft Q #, zwłaszcza artykuły o „Obliczeniach kwantowych” znajdujące się tutaj . Jeśli chcesz rozpocząć programowanie, Q # będzie bardzo trudne do nauczenia się bez tła w C # i funkcjonalnego języka programowania , więc może nie być właściwym językiem na początek. To nic przeciwko językowi, ale było mi ciężko, ponieważ nigdy nie korzystałem z C # i miałem problemy z czytaniem dokumentów specyficznych dla języka przed moim kursem programowania funkcjonalnego. Osobiście mam dużo szkoleń w Pythonie, więc języki takie jak Google Cirq lub Qiskit IBM były dla mnie bardziej naturalnym wyborem.

Kiedy przejrzałeś już kilka artykułów na temat podstaw, wtedy wziąłem podręcznik. Ktoś już wspomniał o „Mike and Ike” ( Obliczenia kwantowe i informacje kwantowe Michaela Nielsena i Izaaka Chuanga), które są jedną z najbardziej cenionych książek na ten temat. Kolejną rzeczą, o której chciałbym wspomnieć, jest Informatyka kwantowa: wprowadzenie N. Davida Mermina, która jest dość dostępna dla kogoś, kto nie ma doświadczenia w mechanice kwantowej, przynajmniej dla kilku rozdziałów. Żadna książka nie będzie odpowiednia dla wszystkich, więc wypróbuj kilka i zobacz, co ma dla ciebie sens.

Moja ostatnia rada to znalezienie przyjaciela do pracy z materiałem lub profesora, który pomógłby ci przejść przez szczególnie trudne tematy. Całą karierę akademicką należy zapamiętać, że matematyka i pokrewne dziedziny są lepsze z przewodnikiem.

Powodzenia!

Zrozumienie podstawowej teorii obliczeń kwantowych powinno być w zasięgu ręki. Jeśli rozumiesz algebrę liniową, matematyka nie będzie twoją przeszkodą. Mechanika kwantowa też nie powinna być - chociaż musisz wykorzystać niektóre z jej maszyn, nie potrzebujesz głębokiego zrozumienia, aby zacząć. Większość wprowadzających zasobów QC zbuduje podstawowe idee superpozycji, pomiaru, operatorów jednostkowych i koncepcji splątania.

Inżynieria komputerów kwantowych to inna historia. Jeśli chcesz to zrobić, musisz dowiedzieć się znacznie więcej o właściwej mechanice kwantowej. Ale podstawowa teoria obliczeń kwantowych powinna nadal być na pierwszym miejscu.

Jeśli zaczynasz, powinieneś zajrzeć na stronę brilliant.org (brilliant.org/courses/quantum-computing, pierwszy rozdział jest bezpłatny). Pełne ujawnienie, napisałem ten kurs z frustracji ze stanu dostępnych opcji uczenia się QC. Zajmuje od nauki, czym jest kubit, do współczesnych realizacji obliczeń kwantowych (hybrydowe podejście klasyczne / kwantowe, takie jak VQE).

Po drodze badasz bramy kwantowe, budujesz podstawowe obwody przetwarzania informacji kwantowej (np. Teleportacja i kodowanie superdenne), widzisz wyraźne przykłady przyspieszeń kwantowych i rozumiesz główne klasy algorytmów kwantowych. Uczysz się matematyki, ale ona także symuluje komputer kwantowy wbudowany w kurs, dzięki czemu możesz zinternalizować to, co się dzieje. Dowiesz się także, jak programować algorytmy kwantowe w języku Q # Microsoftu i używać go do budowy podstawowej aplikacji w chemii kwantowej.

Im więcej wiesz o matematyce, programowaniu, fizyce kwantowej itp., Tym lepiej, ale ta dziedzina jest nowa dla wszystkich zaangażowanych. Wszyscy ciągle się uczymy, więc myślę, że powinieneś zrobić OK. Powiedziawszy to, polecam ci rozwinąć swoje umiejętności programowania (Python jest powszechnie używany w tej dziedzinie) i zacząć czytać rzeczy udostępniane online przez firmy, które rozwijają komputery kwantowe, takie jak IBM, Rigetti i D-Wave. To zacznie. Powodzenia.

Myślę, że najlepiej byłoby zacząć czytać Mike'a i Ike'a . Kup wersję papierową. Przejdź przez ćwiczenia. To by wystarczyło do przeczytania artykułów. Dalsza sekcja czytania zapewniłaby punkty wyjścia, z których należałoby wejść do literatury.

Z punktu widzenia programowania najlepszym miejscem do rozpoczęcia jest Qutip

Polecam również patrząc na nową książkę Jacka Hidary za „Quantum Computing: zastosowanego podejścia” , który zapewnia bardzo praktyczne podejście do nauki podstaw (i więcej).

Tak. Potrzebujemy umiejętności, by przedmiot się uczył. Wydaje się, że masz głęboką chęć nauki obliczeń opartych na fizyce kwantowej.

Przyszłość technologii obliczeniowej jest kwantowa, obliczenia cyfrowe będą przeszłością i wkrótce będą znane jako głupie technologie zer i jedynek.

Twoje zainteresowanie obliczeniami kwantowymi jest więcej niż wystarczające, aby zagłębić się w temat.

Przejrzyj najnowsze czasopisma i prace badawcze nad obliczeniami kwantowymi. Niemniej jednak książki wydawnicze Springera są również przydatne do samodzielnego studiowania. W tych książkach możemy również znaleźć wiele innych odniesień.

Bezpłatne podglądy kilku książek są dostępne online:

• Poszukiwania w dziedzinie obliczeń kwantowych (Williams, Colin P.)

• Obliczenia kwantowe (Hirvensalo, Mika)