Là điện toán lượng tử đủ trưởng thành cho một nhà khoa học máy tính không có nền tảng vật lý?

Sligthly liên quan đến câu hỏi này , nhưng không giống nhau.

Khoa học máy tính truyền thống đòi hỏi không có kiến ​​thức vật lý để một nhà khoa học máy tính có thể nghiên cứu và đạt được tiến bộ trong lĩnh vực này. Tất nhiên, bạn cần phải biết về lớp vật lý cơ bản khi nghiên cứu của bạn có liên quan đến điều đó, nhưng trong nhiều trường hợp bạn có thể bỏ qua nó (ví dụ như khi thiết kế một thuật toán). Ngay cả khi các chi tiết kiến ​​trúc là quan trọng (ví dụ như bố cục bộ đệm), đôi khi không cần thiết phải biết tất cả các chi tiết về chúng hoặc cách chúng được triển khai ở cấp độ vật lý.

Máy tính lượng tử đã đạt đến mức "trưởng thành" này chưa? Bạn có thể thiết kế một thuật toán lượng tử, hoặc thực hiện nghiên cứu thực tế trong lĩnh vực này, với tư cách là một nhà khoa học máy tính không biết gì về vật lý lượng tử? Nói cách khác, bạn có thể "học" điện toán lượng tử bỏ qua khía cạnh vật lý, và nó có đáng không (về mặt sự nghiệp khoa học)?

Nói như một nhà khoa học máy tính mà không có bất kỳ nền tảng vật lý nào đóng góp cho điện toán lượng tử: vâng, các nhà khoa học máy tính không có bất kỳ nền tảng vật lý nào có thể đóng góp cho điện toán lượng tử. Mặc dù tôi nghĩ nó luôn như vậy; nó không có gì để làm với lĩnh vực "trưởng thành".

Nếu bạn hiểu các định đề của cơ học lượng tử (các phép toán là ma trận đơn vị, trạng thái là vectơ đơn vị, phép đo là phép chiếu) và biết cách áp dụng chúng trong bối cảnh tính toán, bạn có thể tạo thuật toán lượng tử. Thực tế là những khái niệm này ban đầu có nguồn gốc từ vật lý là lịch sử thú vị, nhưng không thực sự phù hợp khi tối ưu hóa một mạch lượng tử. Như một ví dụ cụ thể: vật lý lượng tử rất nặng về tính toán, nhưng tính toán lượng tử thì không.

Vật lý lượng tử sẽ trở nên có liên quan nếu bạn đang cố gắng thiết kế các thuật toán để mô phỏng các hệ lượng tử. Và một số khái niệm bạn sẽ học trong một khóa học vật lý lượng tử cũng sẽ xuất hiện trong một khóa học tính toán lượng tử. Nhưng nhìn chung, tôi đồng ý với Scott Aaronson :

[Cách] của tôi để dạy cơ học lượng tử [...] bắt đầu trực tiếp từ cốt lõi khái niệm - cụ thể là, một khái quát nhất định của lý thuyết xác suất để cho phép các dấu trừ. Một khi bạn biết lý thuyết thực sự là về cái gì, thì bạn có thể rắc vào vật lý để nếm thử [...]

[cơ học lượng tử] không phải là một lý thuyết vật lý theo nghĩa tương tự như điện từ hoặc thuyết tương đối rộng. [...] Về cơ bản, cơ học lượng tử là hệ điều hành mà các lý thuyết vật lý khác chạy trên phần mềm ứng dụng [...]

[...] [Cơ học lượng tử là] về thông tin và xác suất và quan sát được, và cách chúng liên quan với nhau.

Khi tôi có thể liên quan đến kinh nghiệm của mình, tôi sẽ nói có. Người ta thực sự có thể thiết kế các thuật toán mà không cần kiến ​​thức vật lý. Đối với tôi đó là khái niệm toán học cho đến nay. Tôi nhớ một lần tôi đã xem một khóa học về điện toán lượng tử từ Scott Aaronson và anh ấy đã trích dẫn:

Điện toán lượng tử thực sự "dễ dàng" khi bạn lấy vật lý ra khỏi nó.

Tuy nhiên, nếu bạn sẽ làm việc trên các ứng dụng trong vật lý hoặc hóa học, sẽ luôn hữu ích khi có một nền tảng về những gì bạn sẽ làm việc trên đó.

Lĩnh vực này được mở cho nhiều nền tảng (Toán, Vật lý, Khoa học Máy tính ...). Tôi nghĩ rằng đó chỉ là một thách thức đôi khi giao tiếp giữa các nền tảng khác nhau nhưng nó không phải là không thể. Thật vậy, tôi sẽ nói rằng nó mang tính xây dựng và có thể có ích khi cộng tác cùng nhau. Nhưng người ta luôn có thể liên quan đến giải thích / khái niệm ưa thích của mình.

Là một nghề nghiệp, đó là một lần nữa theo quan điểm của bạn. Tôi nghĩ rằng có nhiều việc phải làm trong lĩnh vực này vì vậy đừng lo lắng về nó. Làm điều đó nếu bạn cảm thấy bạn thích nó. Cộng với làm việc trong lĩnh vực này không có nghĩa là bạn phải kiềm chế bản thân. Bạn vẫn sẽ phải làm việc với các thuật toán cổ điển và bạn sẽ cần các kỹ năng mã hóa.

Nếu bạn quan tâm đến việc học nó từ quan điểm của nhà khoa học máy tính, có cuốn sách này có thể hữu ích: https://www.amazon.com/Quantum-Computing-Computer-Sellectists-Yanofsky/dp/0521879965

Chúc may mắn trong chuyến đi lượng tử của bạn!

Nó có khá nhiều luôn luôn như vậy. Bạn có thể nghiên cứu cuốn sách của Nielsen & Chuang mà không cần biết về vật lý. Có sự giới thiệu của Mermin nhằm vào các nhà khoa học máy tính. Có lẽ có rất nhiều tài nguyên khác (tôi khá chắc chắn, ví dụ như cuốn sách của Aaronson - dựa trên bài giảng CS - hoàn toàn phù hợp với những người không có nền tảng vật lý.) Nhìn chung, chủ nghĩa hình thức vật lý cần thiết để hiểu thông tin lượng tử và tính toán là khá thấp, so với các lĩnh vực vật lý (lượng tử) khác. (Điều này không có nghĩa là mặc dù nghiên cứu các hiện tượng trong thông tin lượng tử và tính toán là chìa khóa thấp.)