Kuantum hesaplama fizik geçmişi olmayan bir bilgisayar bilimcisi için yeterince olgun mu?

Kısmen bu soru ile ilgili , ama aynı değil.

Geleneksel bilgisayar bilimleri, bir bilgisayar bilimcisinin alanda araştırma yapabilmesi ve ilerleme sağlayabilmesi için fizik bilgisi gerektirmez. Tabii ki, araştırmanız bununla ilgili olduğunda altta yatan fiziksel katmanı bilmeniz gerekir, ancak birçok durumda bunu göz ardı edebilirsiniz (örneğin bir algoritma tasarlarken). Mimari detaylar önemli olsa bile (örn. Önbellek düzeni), bazen onlar hakkındaki tüm detayları veya fiziksel seviyede nasıl uygulandıklarını bilmek gerekli değildir.

Kuantum hesaplama bu "olgunluk" düzeyine ulaştı mı? Kuantum fiziği hakkında hiçbir şey bilmeyen bir bilgisayar bilimcisi olarak bir kuantum algoritması tasarlayabilir veya alanda gerçek bir araştırma yapabilir misiniz? Başka bir deyişle, fiziksel tarafı göz ardı ederek kuantum hesaplamayı "öğrenebilir" ve buna değer mi (bilimsel kariyer açısından)?

Herhangi bir fizik altyapısı olmayan bir bilgisayar bilimcisi olarak konuşmak kuantum hesaplamaya katkıda bulunur: evet, herhangi bir fizik altyapısı olmayan bilgisayar bilimcileri kuantum hesaplamaya katkıda bulunabilir. Her zaman böyle olduğunu düşünsem de; alanın "olgun" olmasıyla hiçbir ilgisi yoktur.

Kuantum mekaniğinin postülalarını anlarsanız (işlemler üniter matrisler, durumlar birim vektörlerdir, ölçüm bir projeksiyondur) ve bunları bir hesaplama bağlamında nasıl uygulayacağınızı biliyorsanız, kuantum algoritmaları oluşturabilirsiniz. Bu kavramların başlangıçta fizikten türetilmiş olması tarihsel olarak ilginçtir, ancak bir kuantum devresini optimize ederken gerçekten alakalı değildir. Somut bir örnek olarak: kuantum fiziği kalkülüs üzerinde çok ağırdır, ancak kuantum hesaplaması değildir.

Eğer kuantum sistemlerini simüle etmek için algoritmalar tasarlamaya çalışıyorsanız, kuantum fiziği önemli hale gelir. Ve kuantum fiziği dersinde öğreneceğiniz bazı kavramlar da kuantum hesaplama dersinde görünmelidir. Ama genel olarak Scott Aaronson ile aynı fikirdeyim :

Kuantum mekaniğini öğretmenin [Benim] yolu doğrudan kavramsal çekirdekten başlar - yani, eksi işaretlere izin vermek için olasılık teorisinin belirli bir genellemesi. Teorinin aslında ne hakkında olduğunu öğrendikten sonra, tatmak için fizik serpebilirsiniz [...]

[kuantum mekaniği] elektromanyetizma veya genel görelilikle aynı anlamda fiziksel bir teori değildir. [...] Temel olarak, kuantum mekaniği diğer fiziksel teorilerin uygulama yazılımı olarak çalıştığı işletim sistemidir [...]

[...] [kuantum mekaniği] bilgi ve olasılıklar ve gözlemlenebilirler ve bunların birbirleriyle nasıl ilişkilendiği ile ilgilidir.

Deneyimlerimle ilgili olarak, evet diyeceğim. Gerçekten fizik bilgisi olmadan algoritmalar tasarlanabilir. Benim için şimdiye kadar Matematik kavramları. Bir keresinde Scott Aaronson'dan kuantum hesaplama hakkında bir ders izlediğimi hatırlıyorum:

Fiziği çıkardığınızda kuantum hesaplama gerçekten "kolaydır".

Bununla birlikte, fizik veya kimyadaki uygulamalar üzerinde çalışacaksanız, üzerinde çalışacağınız şeyin arka planına sahip olmak her zaman yararlı olacaktır.

Alan birçok arka plana açıktır (Matematik, Fizik, Bilgisayar Bilimi ...). Bence bu bazen farklı geçmişler arasında iletişim kurmak için bir zorluk ama imkansız değil. Gerçekten de, yapıcı olduğunu söyleyebilirim ve birlikte çalışmak faydalı olabilir. Ancak kişi her zaman tercih ettiği yorum / kavramlarla ilişkilendirilebilir.

Bir kariyer olarak, yine sizin bakış açınıza göre. Bu alanda yapılacak çok iş olduğunu düşünüyorum, bu yüzden endişelenmeyin. Eğer hoşuna gidiyorsa bunu yap. Ayrıca bu alanda çalışmak kendinizi kısıtlamanız gerektiği anlamına gelmez. Yine de klasik algoritmalarla çalışmak zorunda kalacaksınız ve kodlama becerilerine ihtiyacınız olacak.

Bir bilgisayar bilimcisi bakış açısıyla öğrenmek istiyorsanız, yardımcı olabilecek bu kitap vardır: https://www.amazon.com/Quantum-Computing-Computer-Scientists-Yanofsky/dp/0521879965

Kuantum seyahatinizde iyi şanslar!

Her zaman böyle olmuştur. Fiziği bilmeden Nielsen & Chuang'ın kitabını inceleyebilirsiniz. Mermin tarafından bilgisayar bilimcilerine yönelik bir tanıtım var . Muhtemelen başka kaynaklar da var (eminim, örneğin Aaronson'un bir CS dersine dayanan - fizik geçmişi olmayan insanlar için mükemmel bir şekilde uygun olduğundan eminim .) Genel olarak, kuantum bilgilerini ve hesaplamayı anlamak için gereken fizik formalizmi (kuantum) fiziğinin diğer alanlarıyla karşılaştırıldığında oldukça düşük anahtar. (Bu, kuantum bilgileri ve hesaplamadaki fenomenlerin incelenmesinin düşük anahtar olduğu anlamına gelmez.)