क्या क्वांटम कंप्यूटिंग किसी भौतिकी पृष्ठभूमि वाले कंप्यूटर वैज्ञानिक के लिए पर्याप्त परिपक्व है?

Question

इस प्रश्न से संबंधित है , लेकिन समान रूप से नहीं।

पारंपरिक कंप्यूटर विज्ञान के लिए एक कंप्यूटर वैज्ञानिक के लिए कोई भौतिकी ज्ञान की आवश्यकता नहीं होती है जो क्षेत्र में अनुसंधान और प्रगति करने में सक्षम हो। बेशक, आपको अंतर्निहित भौतिक परत के बारे में जानने की ज़रूरत है जब आपका शोध उसी से संबंधित हो, लेकिन कई मामलों में आप इसे अनदेखा कर सकते हैं (जैसे कि एल्गोरिथ्म को डिज़ाइन करते समय)। यहां तक ​​कि जब वास्तु विवरण महत्वपूर्ण होते हैं (जैसे कैश लेआउट), अक्सर यह आवश्यक नहीं है कि उनके बारे में सभी विवरणों को जानना आवश्यक है, या वे भौतिक स्तर पर कैसे लागू किए जाते हैं।

क्या क्वांटम कंप्यूटिंग "परिपक्वता" के इस स्तर पर पहुंच गई है? क्या आप क्वांटम एल्गोरिथ्म डिजाइन कर सकते हैं, या क्षेत्र में वास्तविक शोध कर सकते हैं, एक कंप्यूटर वैज्ञानिक के रूप में जो क्वांटम भौतिकी के बारे में कुछ नहीं जानता है? दूसरे शब्दों में, क्या आप भौतिक पक्ष की अनदेखी करते हुए क्वांटम कंप्यूटिंग "सीख सकते हैं" और क्या यह इसके लायक है (वैज्ञानिक कैरियर के संदर्भ में)?

Answer 1

क्वांटम कंप्यूटिंग में योगदान देने वाले किसी भी भौतिक विज्ञान पृष्ठभूमि के बिना कंप्यूटर वैज्ञानिक के रूप में बोलना: हाँ, बिना किसी भौतिक विज्ञान पृष्ठभूमि के कंप्यूटर वैज्ञानिक क्वांटम कंप्यूटिंग में योगदान कर सकते हैं। हालाँकि मुझे लगता है कि यह हमेशा से था; इस क्षेत्र का "परिपक्व" होने से कोई लेना-देना नहीं है।

यदि आप क्वांटम यांत्रिकी के संचालन को समझते हैं (संचालन एकात्मक मेट्रिस हैं, तो राज्य इकाई वैक्टर हैं, माप एक प्रक्षेपण है), और जानते हैं कि उन लोगों को गणना के संदर्भ में कैसे लागू किया जाए, आप क्वांटम एल्गोरिदम बना सकते हैं। तथ्य यह है कि इन अवधारणाओं को मूल रूप से भौतिकी से प्राप्त किया गया था ऐतिहासिक रूप से दिलचस्प है, लेकिन क्वांटम सर्किट का अनुकूलन करते समय वास्तव में प्रासंगिक नहीं है। एक ठोस उदाहरण के रूप में: क्वांटम भौतिकी कलन पर बहुत भारी है, लेकिन क्वांटम गणना नहीं है।

यदि आप क्वांटम सिस्टम का अनुकरण करने के लिए एल्गोरिदम डिजाइन करने की कोशिश कर रहे हैं तो क्वांटम भौतिकी प्रासंगिक हो जाती है। और कुछ अवधारणाएँ जो आप एक क्वांटम भौतिकी पाठ्यक्रम में सीखेंगे, उन्हें एक क्वांटम गणना पाठ्यक्रम में भी दिखाई देना चाहिए। लेकिन कुल मिलाकर मैं स्कॉट आरोनसन से सहमत हूं :

[मेरा] क्वांटम यांत्रिकी को पढ़ाने का तरीका [...] सीधे वैचारिक मूल से शुरू होता है - अर्थात्, शून्य संकेतों को अनुमति देने के लिए संभाव्यता सिद्धांत का एक निश्चित सामान्यीकरण। एक बार जब आप जानते हैं कि सिद्धांत वास्तव में क्या है, तो आप स्वाद के लिए भौतिकी में छिड़काव कर सकते हैं [...]

[क्वांटम यांत्रिकी] विद्युत-चुंबकत्व या सामान्य सापेक्षता के समान अर्थ में एक भौतिक सिद्धांत नहीं है। [...] मूल रूप से, क्वांटम यांत्रिकी एक ऑपरेटिंग सिस्टम है जिसे अन्य भौतिक सिद्धांत अनुप्रयोग सॉफ़्टवेयर के रूप में चलाते हैं [...]

[...] [क्वांटम यांत्रिकी] जानकारी और संभावनाओं और वेधशालाओं के बारे में है, और वे एक-दूसरे से कैसे संबंधित हैं।

Answer 2

जैसा कि मैं अपने अनुभव में संबंधित कर सकता हूं, मैं हां कहूंगा। कोई वास्तव में भौतिकी ज्ञान के बिना एल्गोरिदम को डिजाइन कर सकता है। मेरे लिए यह अब तक मैथ्स की अवधारणा है। मुझे याद है कि एक बार मैंने स्कॉट आरोनसन से क्वांटम कंप्यूटिंग के बारे में एक कोर्स देखा था और उन्होंने उद्धृत किया था:

जब आप भौतिकी को इससे बाहर निकालते हैं तो क्वांटम कंप्यूटिंग वास्तव में "आसान" होती है।

हालांकि, यदि आप भौतिकी या रसायन विज्ञान में अनुप्रयोगों पर काम करने जा रहे हैं, तो यह हमेशा उपयोगी होगा कि आप क्या काम करने जा रहे हैं।

क्षेत्र कई पृष्ठभूमि (गणित, भौतिकी, कंप्यूटर विज्ञान ...) के लिए खुला है। मुझे लगता है कि यह सिर्फ एक चुनौती है जो कभी-कभी विभिन्न पृष्ठभूमि के बीच संवाद स्थापित करता है लेकिन यह असंभव नहीं है। वास्तव में, मैं कहूंगा कि यह रचनात्मक है और एक साथ सहयोग करने के लिए फायदेमंद हो सकता है। लेकिन कोई भी हमेशा अपनी पसंदीदा व्याख्या / अवधारणाओं से संबंधित हो सकता है।

एक कैरियर के रूप में, यह आपके दृष्टिकोण के अनुसार फिर से है। मुझे लगता है कि इस क्षेत्र में बहुत काम किया जाना है, इसलिए इसके बारे में चिंता न करें। अगर आपको ऐसा लगता है तो इसे करें। इस क्षेत्र में काम करने का मतलब यह नहीं है कि आपको खुद पर संयम रखना होगा। आपको अभी भी शास्त्रीय एल्गोरिदम के साथ काम करना होगा और आपको कोडिंग कौशल की आवश्यकता होगी।

यदि आप इसे कंप्यूटर वैज्ञानिक दृष्टिकोण से सीखने में रुचि रखते हैं, तो यह पुस्तक है जो सहायक हो सकती है: https://www.amazon.com/Quantum-Computing-Computer-Scientists-Yanofsky/dp/05218999965

आपकी क्वांटम यात्रा पर शुभकामनाएँ!

Answer 3

यह हमेशा की तरह बहुत ज्यादा है। आप भौतिकी के बारे में जाने बिना नीलसन और चुआंग की पुस्तक का अध्ययन कर सकते हैं। नहीं है Mermin द्वारा परिचय कंप्यूटर वैज्ञानिकों के उद्देश्य से। संभवतः बहुत सारे अन्य संसाधन हैं (मुझे पूरा यकीन है कि उदाहरण के लिए आरोनसन की पुस्तक - एक सीएस व्याख्यान पर आधारित है - जो भौतिकी की पृष्ठभूमि के बिना लोगों के लिए पूरी तरह से अनुकूल है।) कुल मिलाकर, भौतिकी की औपचारिकता को क्वांटम जानकारी और गणना को समझने की आवश्यकता है। (क्वांटम) भौतिकी के अन्य क्षेत्रों की तुलना में बहुत कम महत्वपूर्ण है। (इसका मतलब यह नहीं है कि क्वांटम जानकारी और गणना में घटना का अध्ययन करना कम महत्वपूर्ण है।)