Ide proyek komputasi kuantum

14

Saya mahasiswa ilmu komputer sarjana dan saat ini saya sedang merencanakan proyek kelulusan saya. Saya perlu beberapa ide di bidang komputasi kuantum. ada bantuan?

quantum-computing soft-question Deyaa
sumber
Ini akan membantu jika Anda bisa memberikan contoh jenis proyek yang Anda anggap tepat mengingat waktu yang Anda miliki untuk proyek ini dan kesulitan yang dituju. Seperti apakah membaca makalah secara detail dapat diterima sebagai proyek?
Robin Kothari
Contoh: menggabungkan (atau menciptakan yang baru) teknik pembelajaran mesin dengan komputasi kuantum untuk menyelesaikan masalah yang sulit Google menggunakan algoritma pembelajaran mesin dan komputer kuantum D-wave untuk melakukan pencarian gambar yang jauh lebih cepat. Waktu, saya: 11 bulan kesulitan: sedang (Sarjana)
Deyaa
3
Saya pikir ini harus menjadi wiki komunitas, dengan asumsi itu dalam ruang lingkup sama sekali.
Lev Reyzin
2
@Ross: Saya menurunkannya, hanya karena pertanyaannya tidak jelas, sangat terbuka, subjektif, dan tentu saja bukan sesuatu dengan "jawaban yang benar" yang jelas (lihat juga cstheory.stackexchange.com/faq ). Dengan penjelasan yang lebih hati-hati dan dalam mode "komunitas wiki", kemungkinan besar akan menghindari downvote saya. Maaf jika ini tampaknya tidak perlu keras, tapi saya pikir orang harus lebih memperhatikan perumusan pertanyaan mereka (dan menggunakan bendera CW dengan benar, terutama karena tidak ada orang lain yang dapat memperbaikinya saat ini).
Jukka Suomela
3
@ Deyaa, saya pikir mencoba menjawab pertanyaan Joe Fitzsimmons dan Jukka Suomela akan membantu Anda menyusun pertanyaan yang lebih baik.
Suresh Venkat

Jawaban:

27

Saya memposting beberapa ide proyek teori kompleksitas kuantum di http://scottaaronson.com/blog/?p=471

(Tapi waspadalah, sebagian besar dari ini adalah masalah yang telah terbuka selama bertahun-tahun! Saran saya untuk proyek sarjana adalah untuk memecahkan sebagian dari salah satu masalah.)

Scott Aaronson
sumber
17

Satu proyek yang saya sarankan adalah ini: Cobalah untuk mengembangkan algoritma kuantum berdasarkan pada random walk kuantum untuk pemrograman linier. Untuk proyek ini, Anda harus terlebih dahulu mempelajari beberapa fakta dasar tentang berjalan acak kuantum dan bagaimana mereka secara algoritmik bermanfaat, kedua tentang algoritma tipe simpleks acak dan ketiga mencoba menggabungkan keduanya. Bagian 3 sangat ambisius dan saya tidak tahu apakah sesuatu yang bermanfaat dapat dikatakan sama sekali, tetapi bagian 1 dan 2 sudah bagus untuk proyek sarjana.

Gil Kalai
sumber
1
Itu saran yang sangat bagus. Sebenarnya ada sejumlah algoritma yang mungkin mendapat manfaat dari jalan acak khusus. Kode koreksi kesalahan LT / Raptor didasarkan pada jalan acak misalnya. Pilih suara dari saya. Dan senang melihatmu di sini, Gil. :-)
Ross Snider
Saya tidak tahu ada hal-hal seperti jalan acak kuantum! ide bagus !
Suresh Venkat
2
Suresh: Ya, ada. Mereka ternyata menjadi pendekatan yang cukup penting untuk algoritma kuantum. Masalahnya pada proyek algoritma, adalah sepele untuk mendapatkan root speed-up, dan sangat sulit untuk mendapatkan yang lebih baik. Mungkin ide lain adalah melihat mencoba untuk mendapatkan algoritma waktu polinomial ke waktu log, seperti dalam algoritma baru-baru ini untuk menyelesaikan sistem persamaan linear.
Joe Fitzsimons
11

Hasil DWave dengan pencarian gambar agak aneh. Saat ini tidak ada bukti kuat bahwa perangkat DWave tidak dapat disimulasikan secara efisien. Ini telah dibahas dengan sangat rinci pada sejumlah blog (untuk Scott Aaronson dan Dave Bacon telah meliput DWave berkali-kali).

Sekarang, mengesampingkan itu, ada sejumlah besar proyek potensial, tergantung pada aspek apa dari komputasi kuantum yang Anda minati. Itu juga tergantung pada tingkat pengetahuan Anda tentang mekanika kuantum dan fisika. Pertanyaan jenis arsitektur seringkali menjadi sangat fisika, karena keterbatasan eksperimental memainkan peran besar dalam menentukan masalah apa yang layak dilihat. Algoritma dan kompleksitas komunikasi adalah area yang lebih berorientasi pada CS.

Ada sejumlah model perhitungan kuantum yang berbeda, dan ada hambatan yang lebih curam untuk masuk ke beberapa daripada yang lain. Komputasi kuantum adiabatik dan topologis cenderung agak sulit untuk masuk daripada model rangkaian dan model perhitungan berbasis pengukuran.

Satu masalah yang saya dapatkan dengan berhasilnya siswa musim panas adalah mendekati ambang toleransi kesalahan untuk berbagai kode koreksi kesalahan dengan simulasi. Ini adalah sesuatu yang memiliki hambatan masuk yang relatif rendah. Gagasan lain adalah untuk melihat skema automata seluler kuantum untuk tugas-tugas tujuan khusus (pengkodean, pengukuran, persiapan negara).

Anda menyebutkan pembelajaran mesin, jadi mungkin Anda mungkin ingin melihat menggunakan pemrograman evolusioner untuk mengembangkan sirkuit kuantum untuk berbagai masalah sederhana. Saya telah bermain-main dengan ini beberapa kali, dan sepertinya Anda bisa mendapatkan perilaku yang cukup baik (misalnya, mengembangkan aturan pencarian).

Saya bisa mendaftar ide acak yang mungkin membuat proyek yang cocok, tetapi jika Anda bisa memberikan lebih banyak ide tentang bidang apa yang Anda minati, saya pikir Anda akan mendapatkan jawaban yang lebih baik. Pertanyaan mendasar mungkin hanya apakah Anda tertarik pada proyek pengkodean, satu pada desain perangkat keras, satu pada teori murni, dll? Tergantung pada arah mana Anda ingin pergi, akan ada berbagai kemungkinan yang berbeda.

Joe Fitzsimons
sumber
4

Saya menyarankan sesuatu seperti menyediakan alat pengembangan komputasi kuantum saat ini (seperti libquantum) dengan kemampuan memanfaatkan GPU yang mendukung CUDA untuk mempercepat simulasi. Komputasi kuantum kurang lebih tentang aljabar linier, yaitu operasi matriks dan vektor, yang merupakan tujuan utama GPU.

M. Alaggan
sumber
simulasi seperti apa?
Deyaa
Alat pengembangan komputasi kuantum memungkinkan Anda untuk mensimulasikan algoritma dan protokol kuantum, termasuk algoritma Shor, pencarian Grover, teleportasi kuantum, kode koreksi kesalahan, dan algoritma yang Anda buat dan ingin menguji sendiri.
M. Alaggan
3

Bahasa bertema komputasi kuantum seperti QCL telah dibuat untuk proyek-proyek tesis. Faktanya, setiap bahasa berbasis komputasi kuantum yang saya lihat diterapkan di web telah dilakukan untuk proyek-proyek tesis. Anda juga bisa mencoba membuat emulator kuantum. Dalam buku "Quantum Computing for Computer Scientists" mereka menyediakan latihan pemrograman yang secara kolektif menambah emulator tersebut.

Vincent Russo
sumber
2

Saya tidak tahu bagaimana ini akan membantu, tapi mungkin itu akan menawarkan beberapa panduan.

Pada musim semi 2009 Sasha Razborov mengajar kursus komputasi kuantum. Situs web kursus berisi beberapa ide "proyek", serta referensi ke beberapa makalah kuantum mani.

"Proyek" pada halaman tersebut sebenarnya hanya "masalah pekerjaan rumah yang lebih terlibat", jadi mereka mungkin tidak cocok dalam diri mereka untuk tesis senior, juga tidak akan memakan waktu 11 bulan. Namun, masalah itu dan / atau beberapa referensi mungkin memicu beberapa ide bagus untuk Anda.

Joshua Grochow
sumber