量子计算项目构想

我是计算机科学专业的本科生，并且目前正在计划我的毕业设计。我需要量子计算领域的一些想法。有什么帮助吗？

我在http://scottaaronson.com/blog/?p=471上发布了一些量子复杂性理论项目的想法。

（但是请注意，其中大多数都是已经存在多年的问题！我对一个本科项目的建议是消除其中一个问题。）

我建议的一个项目是：尝试为线性编程开发一种基于量子随机游动的量子算法。对于该项目，您应该首先学习一些有关量子随机游走的基本知识，以及它们在算法上的作用，其次是关于随机单纯形类型算法，其次是尝试将两者结合起来。第3部分非常雄心勃勃，我不知道是否有什么可以说富有成果的，但是第1部分和第2部分对于一个本科生项目已经很不错了。

图像搜索的DWaves结果有点奇怪。当前尚无确凿证据表明DWave的设备无法得到有效仿真。许多博客对此进行了详细讨论（因为Scott Aaronson和Dave Bacon都多次报道DWave）。

现在，抛开这些，有很多潜在的项目，取决于您对量子计算感兴趣的方面。这也取决于您对量子力学和物理学的了解程度。架构类型的问题通常变得十分物理化，因为实验的局限性在确定哪些问题值得研究方面起着很大的作用。算法和通信复杂性更多是面向CS的领域。

量子计算有许多不同的模型，对于某些而不是另一些而言，存在更大的进入障碍。绝热和拓扑量子计算往往比电路模型和基于测量的计算模型更难进入。

我与一名暑期学生一起工作的一个成功案例是，通过模拟来估算各种纠错码的容错阈值。这是一个相对较低的进入壁垒。另一个想法是研究用于特殊目的任务（编码，测量，状态准备）的量子细胞自动机方案。

您提到了机器学习，所以也许您可能想看看使用进化编程为各种简单问题进化量子电路。我已经玩了几次，看来您可以得到一些很好的行为（例如，不断发展的搜索规则）。

我可以继续列出可能适合您的项目的随机想法，但是如果您对感兴趣的领域有更多的想法，我想您会得到更好的答案。一个基本的问题可能只是您是否对编码项目感兴趣，一个对硬件设计感兴趣，一个对纯粹理论感兴趣，等等？根据您要走的路，会有多种不同的可能性。

我建议采取一些措施，例如为当前的量子计算开发工具（例如libquantum）提供能够利用支持CUDA的GPU来加速仿真的功能。量子计算或多或少地涉及线性代数，即矩阵和矢量运算，这是GPU最初设计的目的。

已经为论文项目创建了诸如QCL之类的量子计算主题语言。实际上，我见过的在网络上实现的任何基于量子计算的语言都已经完成了论文项目。您也可以尝试编写量子模拟器。在《面向计算机科学家的量子计算》一书中，他们提供了将这些模拟器加起来的编程练习。

我不知道这会有多大帮助，但是也许它将提供一些指导。

在2009年春季，Sasha Razborov教授了一门有关量子计算的课程。 该课程的网站包含一些“项目”构想，以及一些开创性的量子论文的参考。

该页面上的“项目”实际上只是“涉及更多的家庭作业问题”，因此它们可能不适合自己完成高级论文，也不用花11个月的时间。但是，这些问题和/或某些参考可能会为您激发一些好主意。