แนวคิดการคำนวณควอนตัม

ฉันเป็นนักศึกษาวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ระดับปริญญาตรีและฉันกำลังวางแผนสำหรับโครงการที่สำเร็จการศึกษาของฉัน ฉันต้องการความคิดในด้านการคำนวณควอนตัม ความช่วยเหลือใด ๆ

ฉันโพสต์แนวคิดโครงการทฤษฎีความซับซ้อนเชิงควอนตัมที่http://scottaaronson.com/blog/?p=471

(แต่ระวังสิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นปัญหาที่เปิดมานานหลายปี! ข้อเสนอแนะของฉันสำหรับโครงการระดับปริญญาตรีจะเป็นการทำลายปัญหาอย่างใดอย่างหนึ่ง)

โครงการหนึ่งที่ฉันอยากจะแนะนำคือ: พยายามพัฒนาอัลกอริธึมเชิงควอนตัมจากการเดินสุ่มเชิงควอนตัมสำหรับการโปรแกรมเชิงเส้น สำหรับโครงการคุณควรเรียนรู้ข้อเท็จจริงพื้นฐานบางอย่างเกี่ยวกับการเดินสุ่มควอนตัมและวิธีที่มีประโยชน์เชิงอัลกอริทึมอันดับที่สองเกี่ยวกับอัลกอริธึมชนิดซิมเพล็กซ์แบบสุ่มและที่สามพยายามรวมกัน ตอนที่ 3 มีความทะเยอทะยานมากและฉันไม่รู้ว่าจะมีสิ่งใดเกิดขึ้นได้บ้าง แต่ส่วนที่ 1 และ 2 นั้นดีสำหรับโครงการระดับปริญญาตรี

ผลลัพธ์ DWaves พร้อมการค้นหารูปภาพนั้นแปลกเล็กน้อย ขณะนี้ยังไม่มีหลักฐานที่ชัดเจนว่าอุปกรณ์ของ DWave ไม่สามารถจำลองได้อย่างมีประสิทธิภาพ สิ่งนี้ได้รับการพูดคุยอย่างละเอียดในหลาย ๆ บล็อก (สำหรับScott AaronsonและDave Baconทั้งสองครอบคลุม DWave หลายครั้ง)

ตอนนี้ปล่อยให้มีหลายโครงการที่มีศักยภาพขึ้นอยู่กับแง่มุมของการคำนวณควอนตัมที่คุณสนใจนอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับระดับความรู้ของคุณเกี่ยวกับกลศาสตร์ควอนตัมและฟิสิกส์ คำถามประเภทสถาปัตยกรรมมักจะกลายเป็นเรื่องฟิสิกส์เนื่องจากข้อ จำกัด ด้านการทดลองมีส่วนสำคัญในการพิจารณาว่าปัญหาใดน่าดู อัลกอริธึมและความซับซ้อนของการสื่อสารนั้นเป็นพื้นที่ที่มุ่งเน้น CS

มีรูปแบบการคำนวณควอนตัมที่แตกต่างกันจำนวนมากและมีสิ่งกีดขวางที่ชันกว่าสำหรับคนอื่น การคำนวณควอนตัมแบบอะเดียแบติกและทอพอโลยีมีแนวโน้มที่จะเข้าได้ยากกว่าแบบจำลองวงจรและแบบจำลองการคำนวณตามการวัด

ปัญหาหนึ่งที่ฉันประสบความสำเร็จกับการทำงานของนักเรียนภาคฤดูร้อนคือการประมาณเกณฑ์การยอมรับข้อผิดพลาดสำหรับรหัสการแก้ไขข้อผิดพลาดต่าง ๆ โดยการจำลอง นี่คือสิ่งที่มีอุปสรรคค่อนข้างต่ำในการเข้า อีกแนวคิดหนึ่งคือการดูโครงร่างออโตมาตาแบบควอนตัมเซลลูลาร์สำหรับงานพิเศษ (การเข้ารหัสการวัดการเตรียมรัฐ)

คุณพูดถึงการเรียนรู้ของเครื่องดังนั้นบางทีคุณอาจต้องการใช้การเขียนโปรแกรมเชิงวิวัฒนาการเพื่อพัฒนาวงจรควอนตัมสำหรับปัญหาง่าย ๆ ฉันได้ลองเล่นกับมันสองสามครั้งและดูเหมือนว่าคุณจะมีพฤติกรรมที่ค่อนข้างดี (ตัวอย่างเช่นการพัฒนากฎการค้นหา)

ฉันสามารถเขียนรายการความคิดแบบสุ่มที่อาจทำให้โครงการที่เหมาะสม แต่ถ้าคุณสามารถให้ความคิดเพิ่มเติมเกี่ยวกับพื้นที่ที่คุณสนใจฉันคิดว่าคุณจะได้รับคำตอบที่ดีขึ้น คำถามพื้นฐานอาจเป็นเพียงคุณสนใจโครงการเข้ารหัสหนึ่งในการออกแบบฮาร์ดแวร์หนึ่งในทฤษฎีบริสุทธิ์ ฯลฯ ขึ้นอยู่กับว่าคุณต้องการไปทางไหน

ฉันขอแนะนำบางอย่างเช่นการจัดหาเครื่องมือพัฒนาการคำนวณควอนตัมปัจจุบัน (เช่น libquantum) ด้วยความสามารถในการใช้ประโยชน์จาก GPU ที่เปิดใช้งาน CUDA เพื่อเร่งการจำลอง การคำนวณควอนตัมนั้นเกี่ยวกับพีชคณิตเชิงเส้นมากขึ้นหรือน้อยลงเช่นการดำเนินการของเมทริกซ์และเวกเตอร์ซึ่งเป็นสิ่งที่ GPUs ได้รับการออกแบบมาตั้งแต่แรก

ควอนตัมภาษาธีมคอมพิวเตอร์เช่น QCL ถูกสร้างขึ้นสำหรับโครงการวิทยานิพนธ์ ในความเป็นจริงภาษาควอนตัมที่ใช้ภาษาคอมพิวเตอร์ที่ฉันเคยเห็นการใช้งานบนเว็บได้ทำสำหรับโครงการวิทยานิพนธ์ คุณสามารถลองรหัสจำลองควอนตัม ในหนังสือ "Quantum Computing สำหรับนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์" พวกเขาให้การฝึกซ้อมการเขียนโปรแกรมที่รวมกันเพิ่มขึ้นเพื่อจำลอง

ฉันไม่รู้ว่ามันจะมีประโยชน์แค่ไหน แต่บางทีมันอาจมีคำแนะนำ

ในฤดูใบไม้ผลิ 2009 Sasha Razborov สอนวิชาคอมพิวเตอร์ควอนตัม เว็บไซต์ของหลักสูตรประกอบด้วยแนวคิด "โครงการ" รวมถึงการอ้างอิงเอกสารทางควอนตัมไม่กี่เล่ม

"โครงการ" ในหน้านี้เป็นเพียง "ปัญหาการบ้านที่เกี่ยวข้องมากขึ้น" ดังนั้นพวกเขาอาจไม่เหมาะกับตนเองสำหรับวิทยานิพนธ์ระดับสูงและพวกเขาจะไม่ใช้เวลา 11 เดือน อย่างไรก็ตามปัญหาเหล่านั้นและ / หรือการอ้างอิงบางอย่างอาจจุดประกายความคิดที่ดีสำหรับคุณ