พื้นหลังของฉันเพียงพอที่จะเริ่มการคำนวณควอนตัมหรือไม่?

ฉันเป็นนักศึกษาวิศวกรรมไฟฟ้าปีแรก ฉันต้องการศึกษาการคำนวณควอนตัมและควอนตัม AI ในอนาคตและอาจใช้ในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัม

ฉันได้เสร็จสิ้นการแนะนำเกี่ยวกับพีชคณิตเชิงเส้นของ Strang สองครั้งแล้วและพีชคณิตเชิงเส้นของ Axler ทำถูกต้องแล้ว ฉันเรียนหลักสูตรความน่าจะเป็นของ MIT OCW 6.041 เสร็จแล้ว ฉันรู้แคลคูลัส 1, 2 และ 3 และสมการเชิงอนุพันธ์

ฉันมีคำถาม 2 ข้อ:

1. พื้นหลังของฉันเพียงพอสำหรับการศึกษาการคำนวณควอนตัมหรือไม่?
2. ฉันควรเริ่มจากที่ไหน / วัสดุใดที่คุณแนะนำ?

ฉันทำงานในตำราเรียนว่าขณะนี้อยู่ในช่วงต้นของการเข้าถึงที่เรียกว่าเรียนรู้คอมพิวเตอร์ควอนตัมกับงูหลามและ Q # มันมีไว้สำหรับผู้ที่ต้องการเรียนรู้วิธีการเขียนโปรแกรมสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัมและเรียนรู้พื้นฐานของการทำงานของคอมพิวเตอร์ควอนตัมไปพร้อมกัน เฉพาะสิ่งที่จำเป็นต้องมีความรู้เท่านั้นคือการเขียนโปรแกรมในบางภาษา (Python ช่วย แต่ไม่จำเป็นจริงๆ) และพื้นฐานของพีชคณิตเชิงเส้น (เมทริกซ์หลายตัว ผู้เขียนร่วมของฉัน@ chris-granadeและฉันจะชอบข้อเสนอแนะเกี่ยวกับสิ่งที่ออกมาในฟอรัมที่เกี่ยวข้องกับหนังสือเล่มนี้และมีรหัสส่วนลดลอยอยู่รอบ ๆ สำหรับการประชุมและพอดแคสต์และเช่นนั้น hmu on dm และฉันสามารถหา !

ฉันจะบอกว่าไปแน่นอน ฉันมีประสบการณ์และความรู้ทางคณิตศาสตร์น้อยกว่าคุณมาก แต่ฉันสามารถเรียนรู้พื้นฐานได้ มีบางอย่างที่ขวางศีรษะฉันอยู่ แต่ฉันคิดว่าคุณคงจะเตรียมพร้อม สิ่งหนึ่งที่คุณอาจต้องศึกษาเพิ่มเติมก็คือตรรกะและวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิม การมีความรู้แม้กระทั่งความรู้พื้นฐานบ้างก็ช่วยได้แน่นอน ผมเริ่มออกกับคริสแบร์นฮาร์ดของควอนตัมคอมพิวเตอร์สำหรับทุกคน นี่อาจจะง่ายเกินไปสำหรับคุณ แต่มันเป็นจุดเริ่มต้นที่ดีสำหรับฉัน

ในที่สุดฉันคิดว่ามันเป็นความสนใจและความกระตือรือร้นของคุณที่สำคัญที่สุดดังนั้นหากคุณหลงใหลในเรื่องนี้ให้ติดตามมัน!

ฉันยังเป็นนักศึกษาระดับปริญญาตรีที่หวังว่าจะเริ่มต้นอาชีพในการคำนวณควอนตัมในสักวันหนึ่ง ฉันเป็นนักเรียนฟิสิกส์ที่สนใจเรื่องนี้เมื่อประมาณหนึ่งปีที่แล้วและนี่คือบางสิ่งที่ช่วยฉันสร้างรากฐาน

ในแง่ของพื้นหลังพีชคณิตเชิงเส้นเป็นหลักสูตรเดียวที่จำเป็นสำหรับการทำความเข้าใจพื้นฐานของเรื่อง เหตุผลก็คือการคำนวณสามารถทำให้ง่ายขึ้นเป็นชุดของเมทริกซ์ (เรียกว่าประตู) ทำหน้าที่ในเวกเตอร์เฉพาะ (เรียกว่ารัฐ) หลักสูตรกลศาสตร์ควอนตัมจำเป็นสำหรับการศึกษาขั้นสูงและการประยุกต์ใช้การคำนวณควอนตัมจำนวนมาก แต่คุณมีคุณสมบัติครบถ้วนในการเริ่มเรียนรู้พื้นฐานโดยไม่มีหลักสูตรดังกล่าว

ในแง่ของทรัพยากรคำแนะนำของฉันคือการเริ่มต้นด้วยบางสิ่งที่เบากว่าตำราสำหรับการแนะนำครั้งแรกของคุณ ผมขอแนะนำให้ไมโครซอฟท์ Q # สนับสนุนเอกสารโดยเฉพาะ "แนวคิดควอนตัมคอมพิวเตอร์" บทความที่พบที่นี่ หากคุณต้องการเริ่มเขียนโปรแกรม Q # จะยากมากที่จะเรียนรู้โดยไม่ต้องมีพื้นหลังใน C # และภาษาโปรแกรมที่ใช้งานได้ดังนั้นจึงอาจไม่ใช่ภาษาที่เหมาะสมสำหรับการเริ่มต้นใช้งาน มันไม่มีอะไรเทียบกับภาษา แต่มันยากสำหรับฉันเนื่องจากฉันไม่เคยใช้ C # และมีปัญหาในการอ่านเอกสารเฉพาะภาษาก่อนหลักสูตรการเขียนโปรแกรมเชิงหน้าที่ของฉัน โดยส่วนตัวฉันมีการฝึกฝนจำนวนมากใน Python ดังนั้นภาษาอย่างCirq ของ GoogleหรือQiskit ของ IBM จึงเป็นตัวเลือกที่เป็นธรรมชาติมากกว่าสำหรับฉัน

เมื่อคุณได้อ่านบทความเหล่านั้นสองสามฉบับเกี่ยวกับพื้นฐานนั่นเป็นเวลาที่ฉันจะหยิบหนังสือเรียนขึ้นมา มีคนพูดถึง "Mike and Ike" ( การคำนวณควอนตัมและข้อมูลควอนตัมโดย Michael Nielsen และ Isaac Chuang) ซึ่งเป็นหนังสือที่ได้รับการยกย่องมากที่สุดเรื่องหนึ่ง อีกสิ่งหนึ่งที่ฉันอยากจะพูดถึงก็คือควอนตัมวิทยาการคอมพิวเตอร์: คำนำโดย N. David Mermin ซึ่งเป็นเรื่องที่คนทั่วไปสามารถเข้าถึงได้โดยไม่ต้องมีภูมิหลังในกลศาสตร์ควอนตัม ไม่มีหนังสือเล่มไหนที่จะถูกต้องสำหรับทุกคนดังนั้นให้ลองดูสักสองสามข้อแล้วดูว่าอะไรเหมาะสมกับคุณ

คำแนะนำสุดท้ายของฉันคือการหาเพื่อนเพื่อทำงานผ่านเนื้อหาด้วยหรืออาจารย์เพื่อช่วยแนะนำคุณผ่านหัวข้อที่ยากลำบากเป็นพิเศษ สิ่งที่ต้องจดจำตลอดอาชีพการศึกษาของคุณคือคณิตศาสตร์และสาขาที่เกี่ยวข้องดีกว่าด้วยมัคคุเทศก์

โชคดี!

การทำความเข้าใจทฤษฎีพื้นฐานของการคำนวณควอนตัมควรอยู่ใกล้แค่เอื้อม ถ้าคุณเข้าใจพีชคณิตเชิงเส้นแล้วคณิตศาสตร์จะไม่เป็นสิ่งที่ทำให้คุณสะดุด กลศาสตร์ควอนตัมไม่ควรเป็นอย่างใดอย่างหนึ่ง - ในขณะที่คุณต้องการใช้ประโยชน์จากเครื่องจักรบางอย่างคุณไม่จำเป็นต้องมีความเข้าใจอย่างลึกซึ้งในการเริ่มต้น ทรัพยากร QC เบื้องต้นส่วนใหญ่จะสร้างแนวคิดที่สำคัญของการซ้อนทับการวัดผู้ประกอบการรวมและแนวคิดของความยุ่งเหยิง

วิศวกรรมคอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นอีกเรื่องหนึ่ง ถ้าคุณต้องการทำเช่นนั้นคุณจะต้องรู้มากขึ้นเกี่ยวกับกลศาสตร์ควอนตัมที่เหมาะสม แต่ทฤษฎีพื้นฐานของการคำนวณควอนตัมยังคงมาก่อน

หากคุณกำลังเริ่มต้นคุณควรตรวจสอบที่ brilliant.org (brilliant.org/courses/quantum-computing ตอนแรกไม่มีค่าใช้จ่าย) การเปิดเผยแบบเต็มฉันร่วมเขียนหลักสูตรนี้ด้วยความหงุดหงิดกับสถานะของตัวเลือกการเรียนรู้ QC ที่มีอยู่ มันจะพาคุณจากการเรียนรู้ว่า qubit นั้นขึ้นอยู่กับการรับรู้การคำนวณควอนตัมในปัจจุบัน (ไฮบริดแบบดั้งเดิม / ควอนตัมแบบวิธี VQE)

ระหว่างทางคุณตรวจสอบประตูควอนตัมสร้างวงจรการประมวลผลข้อมูลควอนตัมขั้นพื้นฐาน (เช่นการส่งผ่านทางไกลและการเข้ารหัส superdense) ดูตัวอย่างที่ชัดเจนของการเพิ่มความเร็วควอนตัมและทำความเข้าใจกับคลาสหลักของอัลกอริทึมควอนตัม คุณเรียนรู้คณิตศาสตร์ แต่มันยังมีคอมพิวเตอร์ควอนตัมจำลองที่ฝังอยู่ในหลักสูตรเพื่อให้คุณสามารถกำหนดสิ่งที่เกิดขึ้นภายใน นอกจากนี้คุณยังจะได้เรียนรู้วิธีการตั้งโปรแกรมอัลกอริธึมควอนตัมในภาษา Q # ของ Microsoft และใช้มันเพื่อสร้างแอปพลิเคชันพื้นฐานในเคมีควอนตัม

ยิ่งคุณรู้เกี่ยวกับคณิตศาสตร์การเขียนโปรแกรมควอนตัมฟิสิกส์ ฯลฯ ก็ยิ่งดี แต่ฟิลด์นี้ใหม่สำหรับทุกคนที่เกี่ยวข้อง เราทุกคนเรียนรู้อย่างต่อเนื่องดังนั้นฉันเดาว่าคุณควรจะทำ ต้องบอกว่าฉันขอแนะนำให้คุณพัฒนาทักษะการเขียนโปรแกรมของคุณ (Python ใช้กันอย่างแพร่หลายในดินแดนนี้) และเริ่มอ่านเนื้อหาออนไลน์จาก บริษัท ที่พัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมเช่น IBM, Rigetti และ D-Wave ที่จะให้คุณเริ่มต้น โชคดี.

ฉันคิดว่ามันจะดีที่สุดถ้าคุณเริ่มต้นการอ่านไมค์และไอค์ ซื้อสำเนา ผ่านการออกกำลังกาย นี่จะเพียงพอในการอ่านเอกสาร ส่วนการอ่านเพิ่มเติมจะให้จุดเริ่มต้นจากจุดที่เหมาะสมในการเข้าสู่วรรณคดี

สำหรับด้านการเขียนโปรแกรมที่ดีที่สุดในการเริ่มต้นคือQutip

ฉันขอแนะนำให้ค้นหาหนังสือเล่มใหม่ของ Quantum Computing: วิธีการประยุกต์โดย Jack Hidaryซึ่งให้แนวทางเชิงปฏิบัติที่ดีสำหรับการเรียนรู้พื้นฐาน (และอื่น ๆ )

ใช่. เราจำเป็นต้องมีความสามารถสำหรับวิชาที่จะเรียนรู้ ดูเหมือนว่าคุณมีความปรารถนาอย่างแรงกล้าที่จะเรียนรู้การคำนวณเชิงควอนตัมเชิงฟิสิกส์

อนาคตของเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์คือควอนตัมการประมวลผลแบบดิจิทัลจะกลายเป็นอดีตและจะเป็นที่รู้จักในนามของเทคโนโลยีใบ้ 0 และ 1 ในไม่ช้า

ความสนใจในการคำนวณควอนตัมของคุณเกินพอที่จะเจาะลึกเรื่องนี้ได้

อ่านวารสารล่าสุดและงานวิจัยเกี่ยวกับการคำนวณควอนตัม อย่างไรก็ตามหนังสือตีพิมพ์ของสปริงเกอร์ก็ดีสำหรับการศึกษาด้วยตนเอง เราสามารถได้รับการอ้างอิงอื่น ๆ มากมายในหนังสือเหล่านี้

ดูตัวอย่างหนังสือสองสามเล่มฟรีทางออนไลน์:

• การสำรวจในการคำนวณควอนตัม (Williams, Colin P. )

• คอมพิวเตอร์ควอนตัม (Hirvensalo, Mika)