Чи є квантові обчислення достатньо зрілими для вчених-комп'ютерів, які не мають фази фізики?

Неглибоко пов'язане з цим питанням , але не те саме.

Традиційна інформатика не вимагає знань з фізики, щоб вчений-комп'ютер міг досліджувати та досягти прогресу в цій галузі. Звичайно, вам потрібно знати про базовий фізичний рівень, коли ваші дослідження пов'язані з цим, але в багатьох випадках ви можете його ігнорувати (наприклад, при розробці алгоритму). Навіть коли архітектурні деталі важливі (наприклад, макет кеша), часто не потрібно знати всі деталі про них або як вони реалізовані на фізичному рівні.

Чи досягли квантові обчислення такого рівня "зрілості"? Чи можете ви створити квантовий алгоритм або зробити фактичні дослідження в цій галузі, як комп'ютер, який нічого не знає про квантову фізику? Іншими словами, чи можете ви «навчитися» квантових обчислень, ігноруючи фізичну сторону, і чи варто цього (з точки зору наукової кар’єри)?

Виступаючи комп'ютерним вченим без будь-якого досвіду фізики, роблячи внесок у квантові обчислення: так, комп'ютерні фахівці без жодного фонового досвіду можуть внести внесок у квантові обчислення. Хоча я думаю, що це було завжди так; це не має нічого спільного з тим, що поле "зріле".

Якщо ви розумієте постулати квантової механіки (операції є унітарними матрицями, стани - одиничними векторами, вимірювання - проекцією), і знаєте, як застосувати їх у контексті обчислення, ви можете створити квантові алгоритми. Те, що ці поняття спочатку походили з фізики, є історично цікавим, але не дуже актуальним при оптимізації квантового кола. Як конкретний приклад: квантова фізика є дуже важкою для обчислення, але квантова обчислення - ні.

Квантова фізика стає актуальною, якщо ви намагаєтеся створити алгоритми для моделювання квантових систем. І деякі поняття, які ви засвоїли б у курсі квантової фізики, також повинні з'явитися в курсі квантових обчислень. Але загалом я згоден зі Скоттом Аронсон :

[Мій] спосіб викладання квантової механіки [...] починається безпосередньо з концептуальної основи, а саме - певного узагальнення теорії ймовірностей, щоб допустити мінусові знаки. Як тільки ви дізнаєтеся, що насправді йдеться про теорію, ви можете пересипати фізику на смак [...]

[квантова механіка] не є фізичною теорією в тому ж сенсі, як електромагнетизм чи загальна відносність. [...] В основному, квантова механіка - це операційна система, в якій працюють інші фізичні теорії як прикладне програмне забезпечення [...]

[...] [квантова механіка] про інформацію та ймовірності та спостережувані дані та про те, як вони співвідносяться між собою.

Як я можу сказати зі свого досвіду, я скажу так. Дійсно можна розробляти алгоритми без знання фізики. Для мене це поки що математичні концепції. Я пам’ятаю, як одного разу я дивився курс від квантових обчислень від Скотта Аронсона, і він цитував:

Квантові обчислення дійсно "прості", коли ви виймаєте з нього фізику.

Однак якщо ви збираєтеся працювати над додатками з фізики чи хімії, завжди буде корисно мати те, над чим ви будете працювати.

Поле відкрите для багатьох фонів (математика, фізика, інформатика ...). Я думаю, що це просто виклик, який інколи спілкується між різними галузями, але це не неможливо. Дійсно, я б сказав, що це конструктивно, і може бути вигідно співпрацювати разом. Але завжди можна ставитись до його бажаного тлумачення / концепцій.

Що стосується кар'єри, то це знову відповідно до вашої точки зору. Я думаю, що в цій галузі ще багато роботи, тому не хвилюйся. Зробіть це, якщо відчуєте, що вам це подобається. Плюс робота в цій галузі не означає, що ви повинні стримуватися. Вам все одно доведеться працювати з класичними алгоритмами, і вам знадобляться навички кодування.

Якщо вам цікаво вивчити це з точки зору інформатики, є ця книга, яка може бути корисною: https://www.amazon.com/Quantum-Computing-Computer-Scientists-Yanofsky/dp/0521879965

Удачі у вашій квантовій поїздці!

Це майже завжди було таким. Ви можете вивчити книгу Нільсен та Чуанг, не знаючи про фізику. Є вступ Мерміна, спрямоване на вчених-комп'ютерів. Мабуть, існує багато інших ресурсів (я впевнений, наприклад, що книга Ааронсона - заснована на лекції з CS - ідеально підходить людям, які не мають фізики). Загалом, фізичний формалізм, необхідний для розуміння квантової інформації та обчислення, є досить непростий, порівняно з іншими галузями (квантової) фізики. (Це не означає, що вивчення явищ у квантовій інформації та обчисленнях є непростим.)