对于没有物理学背景的计算机科学家来说,量子计算是否足够成熟?


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此问题密切相关,但不尽相同。

对于计算机科学家来说,传统的计算机科学不需要任何物理知识就能够在该领域进行研究并取得进步。当然,当您的研究与之相关时,您确实需要了解底层物理层,但是在许多情况下,您可以忽略它(例如,在设计算法时)。即使在架构细节很重要的情况下(例如,缓存布局),通常也不必知道有关它们的所有细节,或者在物理级别如何实现它们。

量子计算是否达到了这种“成熟度”水平?您可以作为对量子物理学一无所知的计算机科学家设计量子算法,或者在该领域进行实际研究吗?换句话说,您可以不理会物理方面而“学习”量子计算,并且值得吗(就科学职业而言)?

Answers:


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以没有任何物理背景的计算机科学家的身份为量子计算做出贡献:是的,没有任何物理背景的计算机科学家可以为量子计算做出贡献。虽然我认为总是这样。它与“成熟”领域无关。

如果您了解量子力学的假设(运算是unit矩阵,状态是单位矢量,测量值是投影),并且知道如何在计算中应用它们,则可以创建量子算法。这些概念最初源于物理学的事实在历史上很有趣,但在优化量子电路时并没有真正的意义。举一个具体的例子:量子物理学非常注重微积分,但量子计算却不是。

如果您要设计用于模拟量子系统的算法,那么量子物理学确实变得很重要。您将在量子物理学课程中学习的一些概念也应出现在量子计算课程中。但总体而言,我同意Scott Aaronson的观点

我[...]教授量子力学的方法直接从概念核心开始,即对概率论的某种概括以允许减号。一旦知道了理论的实质,就可以在物理学中品尝[...]

[量子力学]不是与电磁学或广义相对论具有相同含义的物理理论。基本上,量子力学是其他物理理论作为应用软件运行的操作系统。

[...] [量子力学]涉及信息,概率和可观察性,以及它们之间的关系。


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根据我的经验,我会说“是”。确实可以在没有物理学知识的情况下设计算法。对我来说,到目前为止是数学概念。我记得曾经看过Scott Aaronson的一门有关量子计算的课程,他引述道:

当您从物理中解脱出来时,量子计算确实是“轻松”的。

但是,如果您要从事物理学或化学领域的应用程序,那么拥有要从事的工作的背景总是很有用的。

该领域有许多背景(数学,物理学,计算机科学...)。我认为有时候在不同背景之间进行交流只是一个挑战,但这并非不可能。的确,我想说这是建设性的,并且一起合作将是有益的。但是,人们总是可以将其与他偏爱的解释/概念联系起来。

作为职业,这再次取决于您的观点。我认为在这个领域有很多工作要做,所以不用担心。如果您觉得喜欢,请这样做。在这一领域工作并不意味着您必须克制自己。您仍然必须使用经典算法,并且需要编码技巧。

如果您有兴趣从计算机科学家的角度学习它,那么本书可能会有所帮助:https : //www.amazon.com/Quantum-Computing-Computer-Scientists-Yanofsky/dp/0521879965

祝您量子旅行愉快!


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一直以来都是这样。您可以在不了解物理学的情况下研究Nielsen&Chuang的书。Mermin针对计算机科学家进行了介绍。可能还有很多其他资源(例如,我很确定亚伦森的书-基于CS讲授 -非常适合没有物理学背景的人们。)总的来说,理解量子信息和计算所需的物理学形式主义是与(量子)物理学的其他领域相比,它相当低调。(这并不意味着研究量子信息和计算中的现象是低调的。)

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