Il mio background è sufficiente per iniziare il calcolo quantistico?

Sono uno studente universitario di ingegneria elettrica del primo anno. Voglio studiare l'informatica quantistica e l'IA quantistica in futuro e forse anche lavorare sulla costruzione di computer quantistici.

Ho finito due volte l' introduzione di Strang sull'algebra lineare e l' algebra lineare di Axler fatta a destra . Ho finito il corso di probabilità MIT OCW 6.041. Conosco Calcolo 1, 2 e 3 ed equazioni differenziali.

Ho 2 domande:

1. Il mio background è sufficiente per studiare l'informatica quantistica?
2. Dove dovrei iniziare / quali materiali mi consigliate?

Sto lavorando a un libro di testo attualmente in Early Access chiamato Learn Quantum Computing with Python e Q # . È destinato a persone che vogliono imparare a programmare per un computer quantistico e apprendere le basi di come funziona un computer quantistico lungo la strada. Solo i prerequisiti della conoscenza sono la programmazione in alcuni linguaggi (Python aiuta ma non è realmente necessario) e le basi dell'algebra lineare (matrici multiple e roba di vettori). Il mio co-autore @ chris-granade e mi piacerebbe ricevere feedback su ciò che è attualmente disponibile nei forum associati al libro, e ci sono codici di sconto in giro per conferenze e podcast e simili, hmu su dm e posso trovarne uno per te !

Direi assolutamente di provarlo. Ho molta meno esperienza e conoscenza matematica di te, ma sono stato in grado di apprendere le basi. C'è sicuramente qualcosa che mi passa per la testa, ma penso che saresti ben preparato. L'area in cui potresti aver bisogno di ulteriori studi è la logica e l'informatica classica. Avere conoscenza, anche una conoscenza un po 'di base, qui aiuta sicuramente. Ho iniziato con il Quantum Computing di Chris Bernhardt per tutti . Questo potrebbe essere troppo semplice per te, ma mi ha dato un buon punto di ingresso.

Alla fine, penso che sia il tuo interesse e il tuo entusiasmo che contano di più, quindi, se sei affascinato dall'argomento, seguilo!

Sono anche uno studente universitario che spera di iniziare una carriera nell'informatica quantistica un giorno. Sono uno studente di fisica che si è interessato all'argomento circa un anno fa, e queste sono alcune cose che mi hanno aiutato a costruire una fondazione.

In termini di background, l'algebra lineare è l'unico corso essenziale per comprendere le basi della materia. Il motivo è che il calcolo può essere semplificato come una serie di matrici (chiamate gate) che agiscono su un particolare vettore (chiamato stato). Un corso di meccanica quantistica sarà necessario per studi più avanzati e molte applicazioni del calcolo quantistico, ma sei perfettamente qualificato per iniziare ad apprendere le basi senza un tale corso.

In termini di risorse, il mio consiglio è di iniziare con qualcosa di più leggero di un libro di testo per la tua prima introduzione. Consiglio vivamente i documenti di supporto di Microsoft Q #, in particolare gli articoli "Concetti di calcolo quantistico" disponibili qui . Se stai cercando di iniziare la programmazione, Q # sarà molto difficile da imparare senza background in C # e un linguaggio di programmazione funzionale , quindi potrebbe non essere il linguaggio giusto da cui iniziare. Non è nulla contro il linguaggio, ma è stato difficile per me poiché non avevo mai usato C # e ho avuto problemi a leggere i documenti specifici del linguaggio prima del mio corso di programmazione funzionale. Personalmente ho molta formazione in Python, quindi lingue come Google Cirq o IBM Qiskit sono state le scelte più naturali per me.

Dopo aver esaminato alcuni di questi articoli sulle basi, è allora che raccoglierei un libro di testo. Qualcuno ha già menzionato "Mike and Ike" ( Calcolo quantistico e Informazioni quantistiche di Michael Nielsen e Isaac Chuang) che è uno dei libri più apprezzati sull'argomento. Un altro che vorrei menzionare è Quantum Computer Science: An Introduction di N. David Mermin, che è abbastanza accessibile per qualcuno che non ha una conoscenza della meccanica quantistica, almeno per alcuni capitoli. Nessun libro sarà adatto a tutti, quindi provane solo alcuni e vedi cosa ha senso per te.

Il mio ultimo consiglio è quello di trovare un amico con cui lavorare materiale o un professore che ti aiuti ad affrontare argomenti particolarmente difficili. Qualcosa da ricordare durante la tua carriera accademica è che la matematica e i campi correlati sono migliori con una guida.

In bocca al lupo!

Comprendere la teoria di base dell'informatica quantistica dovrebbe essere a portata di mano. Se capisci l'algebra lineare, allora la matematica non sarà il tuo ostacolo. Nemmeno la meccanica quantistica dovrebbe esserlo: anche se è necessario sfruttare alcuni dei suoi macchinari, non è necessaria una comprensione approfondita per iniziare. La maggior parte delle risorse introduttive per il controllo della qualità svilupperà le idee essenziali di sovrapposizione, misurazione, operatori unitari e concetto di entanglement.

L'ingegneria dei computer quantistici è un'altra storia. Se vuoi farlo, allora avrai bisogno di sapere molto di più sulla meccanica quantistica vera e propria. Ma la teoria di base dell'informatica quantistica dovrebbe ancora venire prima.

Se stai iniziando, dai un'occhiata a brilliant.org (brilliant.org/courses/quantum-computing, il primo capitolo è gratuito). Informativa completa, ho co-scritto questo corso per frustrazione con lo stato delle opzioni di apprendimento QC disponibili. Ti porta dall'imparare ciò che è un qubit alle realizzazioni odierne dell'informatica quantistica (approcci ibridi classici / quantistici come VQE).

Lungo la strada, studi le porte quantistiche, costruisci circuiti di elaborazione di informazioni quantistiche di base (ad es. Teletrasporto e codifica superdensa), vedi chiari esempi di accelerazioni quantistiche e comprendi le principali classi di algoritmi quantistici. Impara la matematica, ma ha anche simulato un computer quantistico incorporato nel corso, in modo da poter interiorizzare ciò che sta accadendo. Imparerai anche come programmare algoritmi quantistici nel linguaggio Q # di Microsoft e utilizzarlo per creare un'applicazione di base in chimica quantistica.

Più conosci la matematica, la programmazione, la fisica quantistica, ecc. Meglio è, ma questo campo è nuovo per tutti i soggetti coinvolti. Impariamo costantemente, quindi suppongo che dovresti fare OK. Detto questo, ti consiglierei di sviluppare le tue capacità di programmazione (Python è ampiamente usato in questo regno) e iniziare a leggere le cose fornite online da aziende che stanno sviluppando computer quantistici come IBM, Rigetti e D-Wave. Questo ti farà iniziare. In bocca al lupo.

Penso che sarebbe meglio se inizi a leggere Mike e Ike . Acquista la copia cartacea. Passa attraverso gli esercizi. Ciò sarebbe sufficiente per leggere i giornali. L'ulteriore sezione di lettura fornirebbe i punti di partenza da dove sarebbe opportuno entrare nella letteratura.

Per gli aspetti di programmazione il miglior punto di partenza è Qutip

Consiglierei anche di cercare il nuovo libro di Jack Hidary "Quantum Computing: An Applied Approach" che fornisce un approccio molto pratico per apprendere le basi (e altro).

Sì. Dobbiamo avere un'attitudine per l'apprendimento della materia. Sembra che tu abbia un forte desiderio di imparare il calcolo basato sulla fisica quantistica.

Il futuro della tecnologia informatica è quantico, l'informatica digitale sarà un passato e molto presto sarà conosciuta come tecnologia stupida di 0 e 1.

Il tuo interesse per l'informatica quantistica è più che sufficiente per approfondire l'argomento.

Passa attraverso le ultime riviste e lavori di ricerca sui calcoli quantistici. Tuttavia, i libri di pubblicazione Springer sono anche buoni per uno studio autonomo. Potremmo anche trovare molti altri riferimenti in questi libri.

Le anteprime gratuite dei pochi libri sono disponibili online:

• Explorations in Quantum Computing (Williams, Colin P.)

• Informatica quantistica (Hirvensalo, Mika)