Достаточно ли моего опыта, чтобы начать квантовые вычисления?

14

Я студентка первого курса электротехнического факультета. Я хочу изучать квантовые вычисления и квантовый ИИ в будущем, а также, возможно, работать над созданием квантовых компьютеров.

Я закончил Введение Стренга в линейную алгебру дважды, и Линейная алгебра Акслера выполнена правильно . Я закончил MIT OCW 6.041 Вероятностный курс. Я знаю исчисления 1, 2 и 3 и дифференциальные уравнения.

У меня есть 2 вопроса:

  1. Достаточно ли моего опыта для изучения квантовых вычислений?
  2. С чего мне начать / какие материалы вы предлагаете?
Гусейн Окан Демир
источник
6
Я просто хотел бы сказать, что как ученик старшей школы, который изучил основы квантовых вычислений - да, ваш опыт достаточен. Если вы готовы учиться, вы можете учиться.
вереск
2
Возьмите подход стартапа и просто начните. Затем, когда вы обнаружите определенные пробелы в знаниях, заполните их, как вы идете. Это лучший способ убедиться, что вы точно знаете, что вам нужно для достижения х
Аутсайдер
Если вы планируете учиться в университете в потоке EE / ECE, вам нужно изучить некоторые физические знания, если вы заинтересованы в аппаратной части. Ваш вопрос неясен, интересуетесь ли вы только аппаратным обеспечением или алгоритмами / программным обеспечением. Вы бы неплохо справились с некоторой физикой, но вдвойне, если вы действительно хотите понять и / или разработать аппаратное обеспечение.
J ...
Вы можете прочитать Q для Quantum почти без фона, и это реальное введение в квантовые вычисления. Я также рекомендую проверить Quantum Computing начиная с Демокрита в какой-то момент.
малоО

Ответы:

16

Я работаю над учебником, который в настоящее время находится в раннем доступе, который называется Learn Quantum Computing with Python и Q # . Он предназначен для людей, которые хотят научиться программировать для квантового компьютера и изучить основы работы квантового компьютера. Только предпосылки знаний - это программирование на некотором языке (Python помогает, но на самом деле не требуется) и основы линейной алгебры (несколько матриц и векторов). Мой соавтор @ chris-granade, и я хотел бы получить отзывы о том, что в настоящее время находится на форумах, связанных с книгой, и есть скидки коды для конференций и подкастов и тому подобное, хму на дм, и я могу найти один для вас !

Доктор Сара Кайзер
источник
Мне будет интересно увидеть книгу тоже. Я тоже изучаю квантовые вычисления. Пожалуйста, дайте мне знать!
Энрике Сегура
@DrSarahKaiser, когда вы ожидаете, что ваша книга будет закончена? Вы меня зацепили, и я был очень разочарован, что не смог прочитать все это: /
TheCatWhisperer
Наша цель в начале следующего года, но новые главы будут выпущены по мере их завершения. Сейчас я работаю над некоторыми вещами по распределению квантовых ключей и больше работаю с единичными кубитами. Я так рад, что они вам понравились, и я рад, что вы скоро прочитаете!
Доктор Сара Кайзер
3

Я бы определенно сказал пойти на это. У меня гораздо меньше опыта и математических знаний, чем у вас, но я смог выучить основы. Конечно, есть кое-что, что у меня над головой, но я думаю, вы были бы хорошо подготовлены. Одна область, где вам может потребоваться больше изучения, это логика и классическая информатика. Наличие знаний, даже несколько базовых знаний, здесь определенно помогает. Я начал с « Квантовых вычислений для всех» Криса Бернхардта . Это может быть слишком просто для вас, но это дало мне хорошую отправную точку.

В конце концов, я думаю, что ваш интерес и энтузиазм важнее всего, поэтому, если вы увлечены этой темой, продолжайте ее!

SpaceChicken
источник
3

Я также студент, надеясь когда-нибудь начать карьеру в области квантовых вычислений. Я студент-физик, который заинтересовался этим вопросом около года назад, и это то, что помогло мне построить фундамент.

С точки зрения фона, линейная алгебра является единственным курсом, который необходим для понимания основ предмета. Причина в том, что вычисление можно упростить как последовательность матриц (называемых вентилями), действующих на определенный вектор (называемый состоянием). Курс по квантовой механике будет необходим для более углубленных исследований и многих применений квантовых вычислений, но вы вполне способны начать изучать основы без такого курса.

Что касается ресурсов, я советую начать с чего-то более легкого, чем учебник, для вашего первого знакомства. Я настоятельно рекомендую документы по поддержке Microsoft Q #, особенно статьи "Quantum Computing Concepts", найденные здесь . Если вы хотите начать программирование, Q # будет очень трудно выучить без знания C # и функционального языка программирования , поэтому он может оказаться неподходящим языком для начала. Это ничего против языка, но это было трудно для меня, так как я никогда не использовал C # и имел проблемы с чтением документации по конкретному языку до моего курса функционального программирования. Лично я много тренируюсь в Python, поэтому такие языки, как Google Cirq или IBM Qiskit, были для меня более естественным выбором.

После того, как вы ознакомитесь с некоторыми из этих статей по основам, тогда я возьму учебник. Кто-то уже упомянул «Mike and Ike» (« Квантовые вычисления и квантовая информация » Майкла Нильсена и Исаака Чуанга), которая является одной из самых уважаемых книг по этому вопросу. Еще я хотел бы упомянуть « Квантовая компьютерная наука: введение » Н. Дэвида Мермина, которая довольно доступна для тех, кто не имеет опыта в квантовой механике, по крайней мере, на несколько глав. Ни одна книга не подойдет всем, поэтому попробуйте несколько и посмотрите, что для вас имеет смысл.

Мой последний совет - найти друга, который будет работать с материалом, или профессора, который поможет вам разобраться в особенно сложных темах. Во время вашей академической карьеры следует помнить, что математика и связанные с ней области лучше использовать с гидом.

Удачи!

Люк Эллерт-Бек
источник
2

Понимание основной теории квантовых вычислений должно быть в пределах досягаемости. Если вы понимаете линейную алгебру, то математика не будет вашим камнем преткновения. Квантовой механики тоже быть не должно - хотя вам нужно использовать некоторые из ее механизмов, вам не нужно глубокое понимание, чтобы начать. Большинство вводных ресурсов контроля качества будут создавать основные идеи суперпозиции, измерения, унитарных операторов и концепции запутывания.

Инженерные квантовые компьютеры - другая история. Если вы хотите сделать это, вам нужно будет знать гораздо больше о квантовой механике. Но основная теория квантовых вычислений все еще должна стоять на первом месте.

Если вы начинаете, вы должны проверить на brilliant.org (brilliant.org/courses/quantum-computing, первая глава бесплатна). Полное раскрытие, я соавтор этого курса из-за разочарования в состоянии доступных вариантов обучения КК. Вы узнаете, что такое кубит, до современных реализаций квантовых вычислений (гибридные классические / квантовые подходы, такие как VQE).

Попутно вы исследуете квантовые элементы, строите базовые схемы обработки квантовой информации (например, телепортация и сверхплотное кодирование), видите наглядные примеры квантовых ускорений и понимаете основные классы квантовых алгоритмов. Вы изучаете математику, но она также имитирует квантовый компьютер, встроенный в курс, так что вы можете усвоить происходящее. Вы также узнаете, как программировать квантовые алгоритмы на языке Microsoft Q # и использовать его для создания базового приложения в квантовой химии.

joshsilverman
источник
1

Чем больше вы знаете о математике, программировании, квантовой физике и т. Д., Тем лучше, но эта область является новой для всех участников. Мы все постоянно учимся, поэтому я думаю, что вы должны делать хорошо. Сказав это, я бы порекомендовал вам развить свои навыки программирования (Python широко используется в этой области) и начать читать материалы, предоставляемые онлайн компаниями, разрабатывающими квантовые компьютеры, такими как IBM, Rigetti и D-Wave. Это поможет вам начать. Удачи.

PESchoenberg
источник
1

Думаю, будет лучше, если вы начнете читать Майка и Айка . Купить печатную копию. Пройдите упражнения. Этого было бы достаточно, чтобы прочитать документы. Дальнейшее чтение раздела предоставит отправные точки, откуда было бы целесообразно ввести литературу.

С точки зрения программирования лучше всего начинать с Qutip.

Техас Шетти
источник
1

Да. Нам нужно иметь способность изучать предмет. Кажется, у вас есть острое желание изучать вычисления на основе квантовой физики.

Будущее вычислительной техники является квантовым, цифровые вычисления уйдут в прошлое и очень скоро будут известны как глупые технологии нулевых и нулевых.

Ваш интерес к квантовым вычислениям более чем достаточен, чтобы углубиться в предмет.

Просмотрите последние журналы и исследования по квантовым вычислениям. Тем не менее, издательские книги Springer также хороши для самостоятельного изучения. Мы могли бы получить много других ссылок в этих книгах.

Бесплатные предварительные просмотры нескольких книг доступны онлайн:

user30612
источник
11
The future of the computing technology is quantum, the digital computing will be a past and will be known as dumb technology of 0's and 1's very soon. является очень субъективным и даже противоречит тому, что думают несколько (большинство?) людей в квантовых вычислениях. Точка зрения, которую я слышу больше всего сегодня, заключается в том, что «квантовое оборудование будет использоваться в качестве ускорителя, так же, как мы используем сегодня графические процессоры». Так или иначе, классические вычисления далеко не заменены квантовыми вычислениями. Книги хорошие, но довольно дорогие. Я согласен, что как только вы сможете понять их, лучше всего читать газеты.
Nelimee
Правильно. Аппаратное моделирование будет цифровым в течение нескольких десятилетий, но основная вычислительная технология будет все более и более квантово-
ориентированной
@Nelimee Состояние фрагмента данных на обычном компьютере известно с логикой достоверности состояний «да» или «нет», но квантовые вычисления используют дополнительные вероятности состояний электронов спинового состояния либо +1/2, либо -1 / 2, например. Были построены только очень простые квантовые компьютеры, хотя были изобретены более крупные конструкции. Квантовые вычисления используют особый тип физики, квантовую физику, которая сама основана на принципах исключения, теории вероятностей, принципах неопределенности и эксцентричных алгоритмах. Будущее квантовых вычислений, однако, красиво и интересно.
user30612
5
Вам не нужно объяснять это мне, я сейчас работаю полный рабочий день над квантовыми алгоритмами и их реализацией. Я просто говорю, что, с моей точки зрения, квантовое оборудование заменит классическое оборудование только для очень специфических задач (таких как, например, целочисленный факторинг), но не для общих задач.
Nelimee