Чи існує посібник з дослідження, який починається з "чисто CS-середовища" і рухається до "створення нової мови квантового програмування"?

Я походження з інформатики, і мені важко визначитися з ресурсами, на яких слід зосередитись під час вивчення квантових обчислень, оскільки читати / дивитись так багато. Моя кінцева мета - зробити так, щоб мова програмування виступала як інтерфейс між квантовими комп'ютерами та людиною, подібною до 1972 року, коли C був зроблений. Як реалістичний проміжний етап, я хотів би перейти до суті написання програм на IBM QISKit.

Для цього мені знадобиться схематичний посібник з вивчення, щоб отримати необхідні знання з фізики та суміжних полів, необхідних для занурення в поле квантових обчислень. Це вже існує: упорядкований перелік незамінних понять та вмінь для оволодіння, які, якщо можливо, також згадують адекватний матеріал для придбання кожного з них ?

Припустимо знання фізики середнього рівня. Надайте навчальний посібник, тобто від початківця до експертного посібника. Спробуйте перелічити ресурси відео / книг, за якими слід дотримуватися у хронологічному порядку, щоб стати експертом у галузі квантових обчислень до рівня, який я можу написати власною мовою квантових обчислень (якщо припустити, що вже володію іншими навичками CS для написання мови) .

Я не думаю, що існує жодного золотого ресурсу, який може надати вам усі необхідні знання. Але я можу запропонувати шлях (або схематичний посібник з вивчення ваших слів):

Якщо ваша мета полягає у створенні нової мови квантового програмування, я б сказала, що ви повинні досконало вивчити існуючу мову програмування кванту спочатку разом з основними поняттями квантових обчислень, як з фізики, так і з боку інформатики (можливо, навіть з математики стороні!).

• Microsoft має свою квантову мову програмування під назвою Q # (яка є частиною їхнього квантового набору розробок ). Повний посібник із документацією-спермою знаходиться на їх веб-сайті: https://docs.microsoft.com/en-us/quantum . Якщо ви з боку CS, я сподіваюся, що ви вже маєте деякі знання про вектори, матриці та лінійну алгебру взагалі. Якщо це так, ви можете безпосередньо почати читати посібник по статті. Спочатку вони починаються з короткого перегляду матриць, векторів тощо, після чого йде коротке ознайомлення з кубітами. Цього достатньо, щоб принаймні почати писати базову квантову програму з мінімальним розумінням фізики, що стоїть за нею. До речі, якщо ваші поняття лінійної алгебри слабкі, ви завжди можете спробуватиЛекції Ханської академії про те саме.

• Далі ви хочете вивчити хоча б деякі основи квантової механіки. Я особисто люблю лекції професора Вазірані , які зараз на Youtube. У майже 60 десятихвилинних лекціях він висвітлює всі необхідні основи квантової механіки та алгоритми квантових обчислень. Після цього ви зможете самостійно підібрати нові алгоритми.

• В якості третього кроку я б запропонував підібрати « Квантові обчислення та квантову інформацію Ісаака Чуанга та Майкла Нільсена », а також « Квантові обчислення для вчених-комп’ютерів Мірко А. Маннуччі та Носона С. Янофського » для висвітлення важливих тем, які ви пропустили.

Цього має бути достатньо, щоб ви отримали ґрунтовну основу, щоб почати писати власну мову квантового програмування. Ви також можете ознайомитись з навчальними посібниками для інших загальних квантових обчислювальних мов, щоб отримати уявлення про те, як писати квантові програми та розробляти мови квантового програмування.

Я б запропонував вам поміркувати над тим, чи підходить мета "створення нової мови квантового програмування" на даний момент у розвитку квантових обчислень. Це не найпоширеніший підхід, оскільки в основному ми все ще перебуваємо на стадії мислення з точки зору того, що по суті є машинною мовою. Коли ми створюємо алгоритми, рівень, на якому це робиться, аналогічний вираженню класичних алгоритмів з точки зору логічних воріт (наприклад, цей приклад для множення). Квантові SDK, як і QISKit, по суті є способами створення робочих місць для надсилання на квантове обладнання або тренажери. Сюди входять інструменти для моделювання, оптимізації часу виконання або рівня шуму тощо. Вони насправді не є мовами в тому сенсі високого рівня, до якого ми звикли для класичних обчислень.

Для ознайомлення з тим, що відбувається на цьому рівні квантового стеку, Q може бути квантом Террі Рудольфа.

Для вашої проміжної мети написання програм за допомогою QISKit я рекомендую посібник з QISKit . У ньому є багато опрацьованих прикладів впровадження коротких квантових програм. Існує також публікація QISKit на Medium, в якій детальніше пояснюються деякі речі в підручнику. Також є підручник з QISKit , який може бути розробленим , який може бути корисним як розминка для повного навчального посібника з QISKit.

Повне розкриття інформації: Я зробив внесок у всі речі, згадані в заключному пункті.