Ý tưởng dự án điện toán lượng tử

14

Tôi là sinh viên khoa học máy tính đại học và tôi hiện đang lên kế hoạch cho dự án tốt nghiệp của mình. Tôi cần một số ý tưởng trong lĩnh vực điện toán lượng tử. Có ai giúp đỡ không?

quantum-computing soft-question

— Deyaa
nguồn

Sẽ có ích nếu bạn có thể đưa ra một ví dụ về loại dự án mà bạn sẽ xem xét phù hợp với thời gian bạn có cho dự án này và độ khó dự định. Giống như đọc một bài báo chi tiết được chấp nhận như một dự án?

— Robin Kothari

Ví dụ: kết hợp (hoặc phát minh ra kỹ thuật mới) kỹ thuật học máy với điện toán lượng tử để giải quyết vấn đề khó khăn Google đã sử dụng thuật toán học máy và máy tính lượng tử sóng D để thực hiện tìm kiếm hình ảnh nhanh hơn nhiều. Thời gian, tôi: Khó khăn 11 tháng: trung bình (Đại học)

— Deyaa

3

Tôi nghĩ rằng đây nên là một wiki cộng đồng, giả sử nó nằm trong phạm vi.

— Lev Reyzin

2

@Ross: Tôi đã đánh giá thấp nó, đơn giản vì câu hỏi không rõ ràng, rất cởi mở, chủ quan và chắc chắn không phải là một câu trả lời rõ ràng (xem thêm cstheory.stackexchange.com/faq ). Với những giải thích cẩn thận hơn và trong chế độ "wiki cộng đồng", rất có thể nó sẽ tránh được downvote của tôi. Xin lỗi nếu điều này có vẻ khắc nghiệt không cần thiết, nhưng tôi nghĩ rằng mọi người nên chú ý hơn đến việc xây dựng câu hỏi của họ (và sử dụng cờ CW một cách chính xác, đặc biệt là hiện tại không ai có thể sửa nó).

— Jukka Suomela

3

@Deyaa, tôi nghĩ cố gắng trả lời câu hỏi của Joe Fitzsimmons và Jukka Suomela sẽ giúp bạn tạo ra một câu hỏi hay hơn.

— Suresh Venkat

27

Tôi đã đăng một số ý tưởng dự án lý thuyết phức tạp lượng tử tại http://scottaaronson.com/blog/?p=471

(Nhưng hãy cẩn thận, hầu hết đây là những vấn đề đã được mở trong nhiều năm! Gợi ý của tôi cho một dự án đại học sẽ là phá vỡ một phần của một trong những vấn đề.)

— Scott Aaronson
nguồn

17

Một dự án tôi muốn đề xuất là: Cố gắng phát triển thuật toán lượng tử dựa trên bước đi ngẫu nhiên lượng tử để lập trình tuyến tính. Đối với dự án, trước tiên bạn nên tìm hiểu một số sự kiện cơ bản về các bước ngẫu nhiên lượng tử và cách chúng hữu ích về mặt thuật toán, thứ hai về các thuật toán loại đơn giản ngẫu nhiên và thứ ba cố gắng kết hợp cả hai. Phần 3 rất tham vọng và tôi không biết có thể nói được điều gì hiệu quả không, nhưng phần 1 và 2 đã tốt cho một dự án đại học.

— Gil Kalai
nguồn

1

Đó là một gợi ý thực sự tốt đẹp. Thực tế, có một số thuật toán tốt có thể được hưởng lợi từ các bước đi ngẫu nhiên chuyên biệt. Ví dụ, mã sửa lỗi LT / Raptor dựa trên bước đi ngẫu nhiên. Lên bình chọn từ tôi. Và thật vui khi thấy bạn ở đây, Gil. :-)

— Ross Snider

Tôi không biết có những thứ như bước đi ngẫu nhiên lượng tử! ý kiến hay !

— Suresh Venkat

2

Suresh: Vâng, có. Chúng hóa ra là một cách tiếp cận khá quan trọng đối với các thuật toán lượng tử. Mặc dù vậy, điều về các dự án thuật toán là việc tăng tốc độ căn bậc hai và rất khó để có được điều gì tốt hơn. Có lẽ một ý tưởng khác là xem xét việc cố gắng đưa các thuật toán thời gian đa thức xuống để ghi lại thời gian, như trong thuật toán gần đây để giải các hệ phương trình tuyến tính.

— Joe Fitzsimons

11

Kết quả DWaves với tìm kiếm hình ảnh là một chút kỳ lạ. Hiện tại không có bằng chứng mạnh mẽ nào cho thấy các thiết bị của DWave không thể được mô phỏng hiệu quả. Điều này đã được thảo luận rất chi tiết trên một số blog (đối với Scott Aaronson và Dave Bacon đều đã bao gồm DWave nhiều lần).

Bây giờ, bỏ qua một bên, có một số lượng lớn các dự án tiềm năng, tùy thuộc vào khía cạnh của máy tính lượng tử mà bạn quan tâm. Nó cũng phụ thuộc vào mức độ hiểu biết của bạn về cơ học lượng tử và vật lý. Các câu hỏi kiểu kiến trúc thường trở nên khá vật lý, vì các hạn chế thử nghiệm đóng một vai trò lớn trong việc xác định vấn đề nào đáng xem xét. Các thuật toán và độ phức tạp truyền thông là các lĩnh vực định hướng CS nhiều hơn.

Có một số mô hình tính toán lượng tử khác nhau, và có những rào cản lớn hơn để gia nhập đối với một số người hơn là những mô hình khác. Điện toán lượng tử đáng tin cậy và tôpô có xu hướng khó vào hơn mô hình mạch và mô hình tính toán dựa trên đo lường.

Một vấn đề tôi đã thành công với một sinh viên mùa hè đang làm việc là xấp xỉ các ngưỡng chịu lỗi cho các mã sửa lỗi khác nhau bằng mô phỏng. Đây là một cái gì đó có một rào cản tương đối thấp để nhập cảnh. Một ý tưởng khác là xem xét các sơ đồ tự động tế bào lượng tử cho các nhiệm vụ mục đích đặc biệt (mã hóa, đo lường, chuẩn bị trạng thái).

Bạn đã đề cập đến học máy, vì vậy có lẽ bạn có thể muốn xem xét sử dụng lập trình tiến hóa để phát triển các mạch lượng tử cho các vấn đề đơn giản khác nhau. Tôi đã chơi xung quanh với điều này một vài lần và có vẻ như bạn có thể có một số hành vi khá hay (ví dụ: phát triển các quy tắc tìm kiếm).

Tôi có thể tiếp tục liệt kê các ý tưởng ngẫu nhiên có thể tạo ra một dự án phù hợp, nhưng nếu bạn có thể đưa ra nhiều ý tưởng hơn về lĩnh vực bạn quan tâm, tôi nghĩ bạn sẽ nhận được câu trả lời tốt hơn. Một câu hỏi cơ bản có thể đơn giản là bạn có quan tâm đến một dự án mã hóa, một về thiết kế phần cứng, một về lý thuyết thuần túy, v.v.? Tùy thuộc vào con đường bạn muốn đi, sẽ có một loạt các khả năng khác nhau.

— Joe Fitzsimons
nguồn

4

Tôi đề nghị một cái gì đó như cung cấp các công cụ phát triển điện toán lượng tử hiện tại (như libquantum) với khả năng tận dụng các GPU hỗ trợ CUDA để tăng tốc mô phỏng. Điện toán lượng tử ít nhiều nói về đại số tuyến tính, tức là các phép toán ma trận và vectơ, đó là những gì GPU được thiết kế cho lần đầu tiên.

— M. Alaggan
nguồn

Mô phỏng như thế nào?

— Deyaa

Các công cụ phát triển điện toán lượng tử cho phép bạn mô phỏng các thuật toán và giao thức lượng tử, bao gồm thuật toán của Shor, tìm kiếm của Grover, dịch chuyển tức thời lượng tử, mã sửa lỗi và thuật toán bạn tự tạo và muốn tự kiểm tra.

— M. Alaggan

3

Các ngôn ngữ theo chủ đề điện toán lượng tử như QCL đã được tạo ra cho các dự án luận án. Trong thực tế, bất kỳ ngôn ngữ dựa trên điện toán lượng tử nào tôi thấy được triển khai trên web đều đã được thực hiện cho các dự án luận án. Bạn cũng có thể thử mã hóa trình giả lập lượng tử. Trong cuốn sách "Điện toán lượng tử cho các nhà khoa học máy tính", họ cung cấp các bài tập lập trình cộng gộp với một trình giả lập như vậy.

— Vincent Russo
nguồn

2

Tôi không biết điều này sẽ hữu ích như thế nào, nhưng có lẽ nó sẽ cung cấp một số hướng dẫn.

Vào mùa xuân năm 2009, Sasha Razborov đã dạy một khóa học về điện toán lượng tử. Trang web của khóa học chứa một số ý tưởng "dự án", cũng như các tài liệu tham khảo cho một vài bài báo lượng tử.

Các "dự án" trên trang thực sự chỉ là "các vấn đề bài tập về nhà nhiều hơn", vì vậy chúng có thể không phù hợp với bản thân cho một luận án cao cấp, cũng sẽ không mất 11 tháng. Tuy nhiên, những vấn đề đó và / hoặc một số tài liệu tham khảo có thể châm ngòi cho một số ý tưởng hay cho bạn.

— Joshua Grochow
nguồn