量子コンピューティングは、物理学のバックグラウンドを持たないコンピューター科学者にとって十分に成熟していますか?


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この質問にわずかに関連していますが、同じではありません。

従来のコンピューターサイエンスでは、コンピューターサイエンティストがこの分野で研究して進歩を遂げるのに物理学の知識は必要ありません。もちろん、研究がそれに関連する場合、基礎となる物理層について知る必要がありますが、多くの場合、それを無視することができます(たとえば、アルゴリズムを設計するとき)。アーキテクチャの詳細が重要な場合(例:キャッシュレイアウト)でも、それらに関するすべての詳細、または物理レベルでの実装方法を知る必要はないことがよくあります。

量子コンピューティングはこのレベルの「成熟度」に達しましたか?量子物理学について何も知らないコンピューター科学者として、量子アルゴリズムを設計したり、現場で実際に研究したりできますか?言い換えれば、物理的な側面を無視して量子コンピューティングを「学ぶ」ことができ、それは(科学的なキャリアの観点から)価値がありますか?

回答:


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物理学のバックグラウンドを持たないコンピューター科学者として、量子コンピューティングに貢献します。はい、物理学のバックグラウンドを持たないコンピューター科学者は、量子コンピューティングに貢献できます。いつもそうだったと思うけど。フィールドが「成熟」していることとは関係ありません。

量子力学の仮定(操作はユニタリ行列、状態は単位ベクトル、測定は射影)を理解し、それらを計算のコンテキストで適用する方法を知っている場合、量子アルゴリズムを作成できます。これらの概念がもともと物理学から派生したという事実は歴史的に興味深いものですが、量子回路を最適化する際にはあまり関係がありません。具体的な例として、量子物理学は微積分学では非常に重要ですが、量子計算はそうで​​はありません。

量子システムをシミュレートするためのアルゴリズムを設計しようとしている場合、量子物理学は重要になります。また、量子物理学コースで学習する概念の一部は、量子計算コースでも表示されるはずです。しかし、全体的に私はスコットアーロンソンに同意します。

[私の]量子力学を教える方法[...]は、概念的なコア、つまり、マイナス記号を許容する確率理論の特定の一般化から直接始まります。理論が実際に何であるかを理解したら、物理学に振りかけることができます[...]

[量子力学は]電磁気学や一般相対性理論と同じ意味での物理理論ではありません。[...]基本的に、量子力学は、他の物理理論がアプリケーションソフトウェアとして実行されるオペレーティングシステムです[...]

[...] [量子力学は]情報、確率、オブザーバブル、およびそれらの相互関係についてです。


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私は自分の経験に関連することができるので、はいと言います。実際、物理学の知識がなくてもアルゴリズムを設計できます。私にとっては、これまでのところ数学の概念です。スコットアーロンソンの量子コンピューティングに関するコースを見たとき、彼は次のように引用したことを覚えています。

量子コンピューティングは、物理学を解くと本当に「簡単」になります。

ただし、物理学または化学のアプリケーションで作業する場合は、作業対象の背景を把握しておくと便利です。

この分野は多くの背景(数学、物理学、コンピューターサイエンス...)に開かれています。異なる背景間でコミュニケーションをとることは単なる挑戦であると思いますが、不可能ではありません。確かに、建設的であり、協力することは有益だと思います。しかし、彼の好みの解釈/概念にいつでも関係することができます。

キャリアとして、それはあなたの視点によると再びです。この分野でやるべきことはたくさんあると思うので、心配しないでください。あなたがそれを好きと感じたらそれをしなさい。加えて、この分野で働くことは、自分を抑える必要があるという意味ではありません。古典的なアルゴリズムを使用する必要があり、コーディングスキルが必要になります。

コンピューター科学者の観点から学習することに興味がある場合は、役立つかもしれないこの本があります:https : //www.amazon.com/Quantum-Computing-Computer-Scientists-Yanofsky/dp/0521879965

量子旅行で頑張ってください!


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それはほとんど常にそうでした。物理学について知らなくても、ニールセンとチュアンの本を学ぶことができます。Merminによるコンピューター科学者向けの紹介があります。おそらく他にも多くのリソースがあります(たとえば、CSの講義に基づいたアーロンソンの本は、物理学のバックグラウンドを持たない人に完全に適していると確信しています)。 (量子)物理学の他の分野と比較して、かなり控えめです。(これは、量子情報と計算の現象を研究するのが簡単ではないという意味ではありません。)

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