Ist Quantencomputer für einen Informatiker ohne physikalischen Hintergrund ausgereift genug?

Etwas verwandt mit dieser Frage , aber nicht dasselbe.

Die traditionelle Informatik erfordert keine physikalischen Kenntnisse, damit ein Informatiker auf diesem Gebiet forschen und Fortschritte erzielen kann. Natürlich müssen Sie die zugrunde liegende physikalische Schicht kennen, wenn Ihre Forschung damit zusammenhängt, aber in vielen Fällen können Sie sie ignorieren (z. B. beim Entwerfen eines Algorithmus). Selbst wenn architektonische Details wichtig sind (z. B. Cache-Layout), ist es häufig nicht erforderlich, alle Details zu kennen oder zu wissen, wie sie auf physischer Ebene implementiert werden.

Hat das Quantencomputing diesen "Reifegrad" erreicht? Können Sie als Informatiker, der nichts über Quantenphysik weiß, einen Quantenalgorithmus entwerfen oder tatsächlich auf diesem Gebiet forschen? Mit anderen Worten, können Sie Quantencomputer "lernen", indem Sie die physikalische Seite ignorieren, und lohnt es sich (in Bezug auf die wissenschaftliche Karriere)?

Als Informatiker ohne physikalischen Hintergrund sprechen und Beiträge zum Quantencomputer leisten: Ja, Informatiker ohne physikalischen Hintergrund können Beiträge zum Quantencomputer leisten. Obwohl ich denke, dass es immer so war; es hat nichts damit zu tun, dass das Feld "ausgereift" ist.

Wenn Sie die Postulate der Quantenmechanik verstehen (Operationen sind Einheitsmatrizen, Zustände sind Einheitsvektoren, Messung ist eine Projektion) und wissen, wie man diese im Kontext einer Berechnung anwendet, können Sie Quantenalgorithmen erstellen. Die Tatsache, dass diese Konzepte ursprünglich aus der Physik abgeleitet wurden, ist historisch interessant, aber für die Optimierung einer Quantenschaltung nicht wirklich relevant. Als konkretes Beispiel: Die Quantenphysik ist sehr kalklastisch, die Quantenberechnung jedoch nicht.

Die Quantenphysik wird relevant, wenn Sie versuchen, Algorithmen zur Simulation von Quantensystemen zu entwerfen. Und einige der Konzepte, die Sie in einem Quantenphysikkurs lernen würden, sollten auch in einem Quantenberechnungskurs erscheinen. Aber insgesamt stimme ich Scott Aaronson zu :

[Meine] Art, Quantenmechanik zu lehren, [...] beginnt direkt mit dem konzeptuellen Kern - nämlich einer gewissen Verallgemeinerung der Wahrscheinlichkeitstheorie, um Minuszeichen zuzulassen. Sobald Sie wissen, worum es in der Theorie eigentlich geht, können Sie die Physik nach Belieben einstreuen [...]

[Quantenmechanik] ist keine physikalische Theorie im gleichen Sinne wie Elektromagnetismus oder allgemeine Relativitätstheorie. [...] Grundsätzlich ist die Quantenmechanik das Betriebssystem, auf dem andere physikalische Theorien als Anwendungssoftware laufen [...]

[...] [Quantenmechanik] handelt von Informationen, Wahrscheinlichkeiten und Observablen und deren Beziehung zueinander.

Wie ich in meiner Erfahrung berichten kann, werde ich ja sagen. Man kann tatsächlich Algorithmen ohne physikalische Kenntnisse entwerfen. Für mich sind es bisher mathematische Konzepte. Ich erinnere mich, dass ich einmal einen Kurs über Quantencomputer von Scott Aaronson gesehen habe und er zitierte:

Quantum Computing ist wirklich "einfach", wenn man die Physik herausnimmt.

Wenn Sie jedoch an Anwendungen in Physik oder Chemie arbeiten, ist es immer hilfreich, einen Hintergrund darüber zu haben, woran Sie arbeiten werden.

Das Gebiet ist offen für viele Hintergründe (Mathematik, Physik, Informatik ...). Ich denke, es ist nur eine Herausforderung, manchmal zwischen verschiedenen Hintergründen zu kommunizieren, aber es ist nicht unmöglich. In der Tat würde ich sagen, dass es konstruktiv ist und es von Vorteil sein kann, zusammenzuarbeiten. Man kann sich aber immer auf seine bevorzugte Interpretation / Konzepte beziehen.

Als Karriere ist es wieder nach Ihrem Standpunkt. Ich denke, es gibt viel zu tun in diesem Bereich, also mach dir keine Sorgen. Mach es, wenn du das Gefühl hast, dass es dir gefällt. Wenn Sie in diesem Bereich arbeiten, müssen Sie sich nicht zurückhalten. Sie müssen weiterhin mit klassischen Algorithmen arbeiten und benötigen Programmierkenntnisse.

Wenn Sie es aus Sicht eines Informatikers lernen möchten, gibt es dieses Buch, das hilfreich sein kann: https://www.amazon.com/Quantum-Computing-Computer-Scientists-Yanofsky/dp/0521879965

Viel Glück auf Ihrer Quantenreise!

Das war schon immer so. Sie können das Buch von Nielsen & Chuang studieren, ohne etwas über Physik zu wissen. Es gibt die Einführung von Mermin für Informatiker. Es gibt wahrscheinlich viele andere Ressourcen (ich bin mir ziemlich sicher, dass Aaronsons Buch - basierend auf einer CS-Vorlesung - perfekt für Menschen ohne physikalischen Hintergrund geeignet ist.) Insgesamt ist der Physikformalismus, der zum Verständnis von Quanteninformationen und -berechnung erforderlich ist, derselbe Im Vergleich zu anderen Bereichen der (Quanten-) Physik ziemlich zurückhaltend. (Dies bedeutet jedoch nicht, dass das Studium der Phänomene in der Quanteninformation und -berechnung zurückhaltend ist.)