Идеи проекта квантовых вычислений

Я студентка факультета компьютерных наук, и в настоящее время я планирую свой дипломный проект. Мне нужны некоторые идеи в области квантовых вычислений. любая помощь?

Я опубликовал некоторые идеи проекта по теории квантовой сложности на http://scottaaronson.com/blog/?p=471.

(Но будьте осторожны, большинство из них являются проблемами, которые были открыты в течение многих лет! Моим предложением для студенческого проекта было бы разорвать кусок одной из проблем.)

Один проект, который я бы предложил, заключается в следующем: попытаться разработать квантовый алгоритм, основанный на квантовом случайном блуждании, для линейного программирования. Для проекта вы должны сначала изучить некоторые основные факты о квантовых случайных блужданиях и их полезности для алгоритмов, второй - об алгоритмах рандомизированного симплексного типа и третий - попытаться объединить их. Часть 3 очень амбициозна, и я не знаю, можно ли сказать что-нибудь плодотворное, но части 1 и 2 уже хороши для студенческого проекта.

Результаты DWaves с поиском изображений немного странные. В настоящее время нет убедительных доказательств того, что устройства DWave не могут быть эффективно смоделированы. Это обсуждалось очень подробно во многих блогах (поскольку Скотт Ааронсон и Дэйв Бэкон оба освещали DWave много раз).

Теперь, если оставить это в стороне, существует огромное количество потенциальных проектов, в зависимости от того, какой аспект квантовых вычислений вас интересует. Это также зависит от уровня ваших знаний о квантовой механике и физике. Вопросы архитектурного типа часто становятся довольно физическими, поскольку экспериментальные ограничения играют большую роль в определении проблем, на которые стоит обратить внимание. Алгоритмы и сложность связи - это гораздо больше областей, ориентированных на CS

Существует ряд различных моделей квантовых вычислений, и для некоторых существует более крутые барьеры, чем для других. Адиабатические и топологические квантовые вычисления, как правило, сложнее охватить, чем схемную модель и модель вычислений, основанную на измерениях.

Одной из проблем, с которыми я столкнулся при работе с летним студентом, было приближение пороговых значений отказоустойчивости для различных кодов с исправлением ошибок путем моделирования. Это то, что имеет относительно низкий барьер для входа. Другая идея состоит в том, чтобы взглянуть на схемы квантовых клеточных автоматов для специальных задач (кодирование, измерение, подготовка состояния).

Вы упомянули машинное обучение, поэтому, возможно, вы захотите использовать эволюционное программирование для эволюции квантовых цепей для решения различных простых задач. Я играл с этим несколько раз, и кажется, что вы можете получить довольно хорошее поведение (например, развитие правил поиска).

Я мог бы продолжить перечисление случайных идей, которые могли бы сделать подходящий проект, но если бы вы могли дать больше идеи относительно того, в какой области вы заинтересованы, я думаю, вы получите лучшие ответы. Фундаментальный вопрос может заключаться в том, что вы заинтересованы в проекте по кодированию, который посвящен разработке аппаратного обеспечения, одному - чистой теории и т. Д.? В зависимости от того, по какому пути вы хотите пойти, будет много разных возможностей.

Я предлагаю что-то вроде обеспечения современных инструментов разработки квантовых вычислений (таких как libquantum) возможностью использования преимуществ графических процессоров с поддержкой CUDA для ускорения моделирования. Квантовые вычисления в большей или меньшей степени относятся к линейной алгебре, то есть к матричным и векторным операциям, для чего в первую очередь были разработаны графические процессоры.

Тематические языки квантовых вычислений, такие как QCL, были созданы для дипломных проектов. Фактически, любые основанные на квантовых вычислениях языки, которые я видел реализованными в сети, были сделаны для дипломных проектов. Вы также можете попробовать закодировать квантовый эмулятор. В книге «Квантовые вычисления для компьютерных ученых» они предоставляют упражнения по программированию, которые в совокупности дополняют такой эмулятор.

Я не знаю, насколько это будет полезно, но, возможно, это поможет.

Весной 2009 года Саша Разборов вел курс по квантовым вычислениям. Веб-сайт курса содержит некоторые идеи «проекта», а также ссылки на несколько оригинальных квантовых работ.

«Проекты» на странице - это просто «более сложные домашние задания», поэтому они, вероятно, сами по себе не подходят для дипломной работы и не займут 11 месяцев. Тем не менее, эти проблемы и / или некоторые ссылки могут вызвать у вас хорошие идеи.