量子コンピューティングプロジェクトのアイデア

私は学部のコンピューターサイエンスの学生で、現在、卒業プロジェクトを計画しています。量子コンピューティングの分野でいくつかのアイデアが必要です。何か助け？

http://scottaaronson.com/blog/?p=471にいくつかの量子複雑性理論プロジェクトのアイデアを投稿しました

（しかし、これらのほとんどは何年もの間開かれている問題であることに注意してください！学部プロジェクトに対する私の提案は、問題の1つの塊を壊すことです。）

私が提案するプロジェクトの1つは次のとおりです。線形計画法の量子ランダムウォークに基づく量子アルゴリズムを開発してみてください。このプロジェクトでは、まず量子ランダムウォークとそのアルゴリズムの有用性に関する基本的な事実を学習し、次にランダム化されたシンプレックス型アルゴリズムについて、そして3つを組み合わせてみます。パート3は非常に野心的で、実りあることを何でも言うことができるかどうかはわかりませんが、パート1と2はすでに学部プロジェクトに適しています。

画像検索でのDWavesの結果は少し奇妙です。現在、DWaveのデバイスを効率的にシミュレートできないという強力な証拠はありません。これについては、多くのブログで詳細に議論されています（Scott AaronsonとDave BaconはどちらもDWaveを何度も取り上げています）。

さて、それはさておき、量子コンピューティングのどの側面に興味があるかに応じて、膨大な数の潜在的なプロジェクトがあります。また、量子力学と物理学に関する知識のレベルにも依存します。アーキテクチャタイプの問題は、物理的な問題になることがよくあります。どの問題に注目するかを決定する際に、実験的な制限が大きな役割を果たすからです。アルゴリズムと通信の複雑さは、CS指向の領域です。

量子計算には多くの異なるモデルがあり、他のものよりもむしろいくつかのためのエントリへのより急な障壁があります。断熱的およびトポロジカルな量子コンピューティングは、回路モデルおよび測定ベースの計算モデルよりも、やや入りにくい傾向があります。

私が取り組んでいる夏の学生で成功した1つの問題は、シミュレーションによってさまざまなエラー訂正コードのフォールトトレランスしきい値を概算することでした。これは、参入障壁が比較的低いものです。別のアイデアは、特別な目的のタスク（エンコード、測定、状態の準備）の量子セルオートマトンスキームを調べることです。

機械学習に言及したので、おそらく進化的プログラミングを使用して、さまざまな単純な問題の量子回路を進化させることを検討することをお勧めします。私はこれを数回いじってみましたが、かなり良い動作（たとえば、検索ルールの進化）を得ることができるようです。

適切なプロジェクトを作成する可能性のあるランダムなアイデアをリストすることもできますが、興味のある分野についてより多くのアイデアを与えることができれば、より良い答えが得られると思います。基本的な質問は、単純にコーディングプロジェクト、ハードウェア設計、純粋理論などに興味がありますか？どちらに行きたいかによって、さまざまな可能性があります。

現在の量子コンピューティング開発ツール（libquantumなど）に、CUDA対応GPUを活用してシミュレーションを高速化する機能を提供することをお勧めします。量子コンピューティングは、多かれ少なかれ線形代数、つまり行列演算とベクトル演算についてであり、それは最初にGPUが設計されたものでした。

QCLなどの量子コンピューティングをテーマにした言語は、論文プロジェクト用に作成されています。実際、私がウェブ上で実装したのを見た量子計算ベースの言語は、論文プロジェクトのために行われました。量子エミュレーターをコーディングすることもできます。本「コンピュータサイエンティスト向けの量子コンピューティング」では、こうしたエミュレータをまとめてまとめるプログラミングドリルを提供しています。

これがどれほど役立つかはわかりませんが、いくつかのガイダンスを提供するかもしれません。

2009年春、Sasha Razborovは量子コンピューティングのコースを教えました。 コースのウェブサイトは、いくつかの「プロジェクト」のアイデアと、いくつかの独創的な量子論文への参照が含まれています。

このページの「プロジェクト」は実際には「より複雑な宿題の問題」であるため、おそらくそれ自体が上級論文に適しておらず、11か月もかかりません。ただし、これらの問題および/または参考文献のいくつかは、あなたにとって良いアイデアを引き出すかもしれません。