Nền của tôi có đủ để bắt đầu tính toán lượng tử không?

Tôi là sinh viên năm thứ nhất đại học kỹ thuật điện. Tôi muốn nghiên cứu về điện toán lượng tử và AI lượng tử trong tương lai và cũng có thể làm việc trong việc xây dựng các máy tính lượng tử.

Tôi đã hoàn thành Giới thiệu về Đại số tuyến tính của Strang hai lần và Đại số tuyến tính của Axler Thực hiện đúng . Tôi đã hoàn thành Khóa học Xác suất MIT OCW 6.041. Tôi biết Giải tích 1, 2 và 3 và Phương trình vi phân.

Tôi có 2 câu hỏi:

1. Nền của tôi có đủ để nghiên cứu tính toán lượng tử không?
2. Tôi nên bắt đầu từ đâu / bạn gợi ý những tài liệu nào?

Tôi đang làm việc trên một cuốn sách giáo khoa hiện đang trong Truy cập sớm có tên là Học lượng tử tính toán với Python và Q # . Nó dành cho những người muốn học cách lập trình cho máy tính lượng tử và tìm hiểu những điều cơ bản về cách thức máy tính lượng tử hoạt động trên đường đi. Chỉ có điều kiện tiên quyết về kiến ​​thức là lập trình bằng một số ngôn ngữ (Python giúp nhưng không thực sự cần thiết) và những điều cơ bản của Đại số tuyến tính (nhiều ma trận và vectơ sắp xếp thứ). Đồng tác giả của tôi @ chris-granade và tôi rất thích phản hồi về những gì hiện có trên các diễn đàn liên quan đến cuốn sách, và có các mã giảm giá nổi xung quanh cho các hội nghị và podcast và như vậy, hmu trên dm và tôi có thể tìm thấy một cho bạn !

Tôi chắc chắn sẽ nói đi cho nó. Tôi có ít kinh nghiệm và kiến ​​thức toán học hơn bạn, nhưng tôi đã có thể học những điều cơ bản. Chắc chắn có một số thứ đi qua đầu tôi, nhưng tôi nghĩ bạn sẽ chuẩn bị tốt. Một lĩnh vực mà bạn có thể cần nghiên cứu nhiều hơn là logic và khoa học máy tính cổ điển. Có kiến ​​thức, thậm chí một số kiến ​​thức cơ bản, ở đây chắc chắn sẽ giúp. Tôi bắt đầu với Máy tính lượng tử của Chris Bernhardt cho mọi người . Điều này có thể quá đơn giản đối với bạn, nhưng nó đã cho tôi một điểm vào tốt.

Cuối cùng, tôi nghĩ rằng sự quan tâm và nhiệt tình của bạn là vấn đề quan trọng nhất, vì vậy, nếu bạn bị cuốn hút bởi chủ đề này, hãy theo đuổi nó!

Tôi cũng là một sinh viên hy vọng sẽ bắt đầu một sự nghiệp trong điện toán lượng tử một ngày nào đó. Tôi là một sinh viên vật lý đã bắt đầu quan tâm đến chủ đề này khoảng một năm trước, và đây là một số điều giúp tôi xây dựng một nền tảng.

Về nền tảng, đại số tuyến tính là khóa học duy nhất cần thiết để hiểu những điều cơ bản của môn học. Lý do là tính toán có thể được đơn giản hóa như một chuỗi các ma trận (được gọi là cổng) hoạt động trên một vectơ cụ thể (được gọi là trạng thái). Một khóa học về cơ học lượng tử sẽ là cần thiết cho các nghiên cứu nâng cao hơn và nhiều ứng dụng của điện toán lượng tử, nhưng bạn hoàn toàn đủ điều kiện để bắt đầu học những điều cơ bản mà không cần một khóa học như vậy.

Về tài nguyên, lời khuyên của tôi là bắt đầu với một cái gì đó nhẹ hơn một cuốn sách giáo khoa cho lần giới thiệu đầu tiên của bạn. Tôi đặc biệt khuyên dùng Tài liệu hỗ trợ Q # của Microsoft, đặc biệt là các bài viết "Khái niệm điện toán lượng tử" được tìm thấy ở đây . Nếu bạn đang muốn bắt đầu lập trình, Q # sẽ rất khó học nếu không có nền tảng về C # và ngôn ngữ lập trình chức năng , vì vậy đây có thể không phải là ngôn ngữ phù hợp để bắt đầu. Không có gì chống lại ngôn ngữ, nhưng thật khó cho tôi vì tôi chưa bao giờ sử dụng C # và gặp khó khăn khi đọc các tài liệu dành riêng cho ngôn ngữ trước khóa học lập trình chức năng của tôi. Cá nhân tôi có rất nhiều khóa đào tạo về Python, vì vậy các ngôn ngữ như Cirq của IBM hay Qiskit của IBM là những lựa chọn tự nhiên hơn đối với tôi.

Khi bạn đã trải qua một vài trong số những bài viết về những điều cơ bản, đó là khi tôi sẽ chọn một cuốn sách giáo khoa. Ai đó đã đề cập đến "Mike và Ike" ( Tính toán lượng tử và thông tin lượng tử của Michael Nielsen và Isaac Chuang) là một trong những cuốn sách được đánh giá cao nhất về chủ đề này. Một điều khác tôi muốn đề cập đến là Khoa học máy tính lượng tử: Giới thiệu của N. David Mermin, một điều khá dễ tiếp cận đối với người không có nền tảng về cơ học lượng tử, ít nhất là trong một vài chương. Không có cuốn sách nào phù hợp với tất cả mọi người, vì vậy hãy thử một vài cuốn và xem điều gì có ý nghĩa với bạn.

Lời khuyên cuối cùng của tôi là tìm một người bạn làm việc thông qua tài liệu với hoặc một giáo sư để giúp bạn vượt qua các chủ đề đặc biệt khó khăn. Một điều cần nhớ trong suốt sự nghiệp học tập của bạn là toán học và các lĩnh vực liên quan, tốt hơn với một hướng dẫn.

Chúc may mắn!

Hiểu được lý thuyết cơ bản của điện toán lượng tử nên trong tầm tay. Nếu bạn hiểu đại số tuyến tính, thì toán học sẽ không phải là trở ngại của bạn. Cơ học lượng tử không nên hoặc - trong khi bạn cần khai thác một số máy móc của nó, bạn không cần hiểu biết sâu sắc để bắt đầu. Hầu hết các tài nguyên QC giới thiệu sẽ xây dựng các ý tưởng thiết yếu về sự chồng chất, đo lường, toán tử đơn vị và khái niệm về sự vướng víu.

Kỹ thuật máy tính lượng tử là một câu chuyện khác. Nếu bạn muốn làm điều đó thì bạn sẽ cần biết nhiều hơn về cơ học lượng tử thích hợp. Nhưng lý thuyết cơ bản về điện toán lượng tử vẫn phải đến trước.

Nếu bạn đang bắt đầu, bạn nên xem trên Brilliant.org (Brilliant.org/cifts/quantum-computing, chương đầu tiên là miễn phí). Tiết lộ đầy đủ, tôi đồng viết khóa học này trong sự thất vọng với trạng thái của các tùy chọn học QC có sẵn. Nó đưa bạn từ việc học những gì một qubit cho đến hiện thực hóa điện toán lượng tử ngày nay (phương pháp tiếp cận cổ điển / lượng tử như VQE).

Trên đường đi, bạn điều tra các cổng lượng tử, xây dựng các mạch xử lý thông tin lượng tử cơ bản (ví dụ dịch chuyển tức thời và mã hóa siêu nặng), xem các ví dụ rõ ràng về tăng tốc lượng tử và hiểu các lớp chính của thuật toán lượng tử. Bạn học toán, nhưng nó cũng đã mô phỏng máy tính lượng tử được nhúng trong khóa học, vì vậy bạn có thể nội tâm hóa những gì đang diễn ra. Bạn cũng sẽ học cách lập trình các thuật toán lượng tử bằng ngôn ngữ Q # của Microsoft và sử dụng nó để xây dựng một ứng dụng cơ bản trong hóa học lượng tử.

Bạn càng biết nhiều về toán học, lập trình, vật lý lượng tử, v.v. thì càng tốt, nhưng lĩnh vực này là mới cho tất cả mọi người tham gia. Tất cả chúng ta đều không ngừng học hỏi nên tôi đoán bạn nên làm tốt. Phải nói rằng, tôi khuyên bạn nên phát triển kỹ năng lập trình của mình (Python được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực này) và bắt đầu đọc nội dung được cung cấp trực tuyến bởi các công ty đang phát triển máy tính lượng tử như IBM, Rigetti và D-Wave. Điều đó sẽ giúp bạn bắt đầu. Chúc may mắn.

Tôi nghĩ sẽ tốt nhất nếu bạn bắt đầu đọc Mike và Ike . Mua bản cứng. Đi qua các bài tập. Điều này sẽ đủ để đọc các giấy tờ. Phần đọc thêm sẽ cung cấp các điểm bắt đầu từ nơi nó sẽ phù hợp để vào tài liệu.

Đối với các khía cạnh lập trình, nơi tốt nhất để bắt đầu là Qutip

Tôi cũng khuyên bạn nên tra cứu cuốn sách mới "Tính toán lượng tử: Cách tiếp cận ứng dụng" của Jack Hidary , cung cấp cách tiếp cận thực tế để tìm hiểu những điều cơ bản (và hơn thế nữa).

Đúng. Chúng ta cần phải có năng khiếu cho môn học. Có vẻ như, bạn có một mong muốn sâu sắc để học máy tính dựa trên vật lý lượng tử.

Tương lai của công nghệ điện toán là lượng tử, điện toán số sẽ là quá khứ và sẽ được gọi là công nghệ câm của 0 và 1 rất sớm.

Sự quan tâm của bạn đối với điện toán lượng tử là quá đủ để đi sâu vào chủ đề.

Đi qua các tạp chí và nghiên cứu mới nhất về tính toán lượng tử. Tuy nhiên, sách xuất bản Springer cũng tốt cho việc tự học. Chúng tôi có thể nhận được rất nhiều tài liệu tham khảo khác trong những cuốn sách này.

Xem trước miễn phí của một vài cuốn sách có sẵn trực tuyến:

• Những khám phá về điện toán lượng tử (Williams, Colin P.)

• Máy tính lượng tử (Hirvensalo, Mika)