Apakah komputasi kuantum cukup matang untuk ilmuwan komputer tanpa latar belakang fisika?

Sligthly terkait dengan pertanyaan ini , tetapi tidak sama.

Ilmu komputer tradisional tidak memerlukan pengetahuan fisika untuk ilmuwan komputer untuk dapat meneliti dan membuat kemajuan di bidang ini. Tentu saja, Anda perlu tahu tentang lapisan fisik yang mendasari ketika penelitian Anda terkait dengan itu, tetapi dalam banyak kasus Anda dapat mengabaikannya (misalnya ketika merancang suatu algoritma). Bahkan ketika detail arsitektur penting (misalnya tata letak cache), seringkali tidak perlu mengetahui semua detail tentangnya, atau bagaimana mereka diimplementasikan pada tingkat fisik.

Sudahkah komputasi kuantum mencapai tingkat "kematangan" ini? Bisakah Anda merancang algoritma kuantum, atau melakukan penelitian aktual di bidangnya, sebagai ilmuwan komputer yang tidak tahu apa-apa tentang fisika kuantum? Dengan kata lain, dapatkah Anda "belajar" komputasi kuantum mengabaikan sisi fisik, dan apakah itu layak (dalam hal karir ilmiah)?

Berbicara sebagai ilmuwan komputer tanpa latar belakang fisika apa pun yang berkontribusi pada komputasi kuantum: ya, ilmuwan komputer tanpa latar belakang fisika apa pun dapat berkontribusi pada komputasi kuantum. Meskipun saya pikir selalu seperti itu; itu tidak ada hubungannya dengan bidang yang "matang".

Jika Anda memahami postulat mekanika kuantum (operasi adalah matriks kesatuan, status adalah vektor satuan, pengukuran adalah proyeksi), dan tahu cara menerapkannya dalam konteks perhitungan, Anda dapat membuat algoritma kuantum. Fakta bahwa konsep-konsep ini awalnya berasal dari fisika secara historis menarik, tetapi tidak benar-benar relevan ketika mengoptimalkan rangkaian kuantum. Sebagai contoh konkret: fisika kuantum sangat berat pada kalkulus, tetapi perhitungan kuantum tidak.

Fisika kuantum menjadi relevan jika Anda mencoba merancang algoritma untuk mensimulasikan sistem kuantum. Dan beberapa konsep yang akan Anda pelajari dalam kursus fisika kuantum juga harus muncul dalam kursus komputasi kuantum. Tapi secara keseluruhan saya setuju dengan Scott Aaronson :

[My] cara untuk mengajarkan mekanika kuantum [...] dimulai langsung dari inti konseptual - yaitu, generalisasi tertentu dari teori probabilitas untuk memungkinkan tanda-tanda minus. Setelah Anda tahu apa sebenarnya teori tersebut, Anda dapat menaburkannya ke dalam fisika secukupnya [...]

[mekanika kuantum] bukan teori fisika dalam arti yang sama dengan elektromagnetisme atau relativitas umum. [...] Pada dasarnya, mekanika kuantum adalah sistem operasi yang dijalankan oleh teori fisik lainnya sebagai perangkat lunak aplikasi [...]

[...] [mekanika kuantum adalah] tentang informasi dan probabilitas serta yang dapat diamati, dan bagaimana mereka saling berhubungan.

Karena saya dapat menceritakan pengalaman saya, saya akan mengatakan ya. Seseorang memang bisa mendesain algoritma tanpa pengetahuan fisika. Bagi saya sejauh ini konsep Matematika. Saya ingat suatu kali saya menonton kursus tentang komputasi kuantum dari Scott Aaronson dan dia mengutip:

Komputasi kuantum benar-benar "mudah" ketika Anda mengambil fisika dari itu.

Namun, jika Anda akan mengerjakan aplikasi dalam fisika atau kimia, akan selalu berguna untuk memiliki latar belakang apa yang akan Anda kerjakan.

Lapangan ini terbuka untuk banyak latar belakang (Matematika, Fisika, Ilmu Komputer ...). Saya pikir itu hanya sebuah tantangan yang kadang-kadang berkomunikasi antara berbagai latar belakang tetapi bukan tidak mungkin. Memang, saya akan mengatakan itu konstruktif dan dapat bermanfaat untuk berkolaborasi bersama. Tetapi seseorang selalu dapat berhubungan dengan interpretasi / konsep yang diinginkannya.

Sebagai karier, itu lagi menurut sudut pandang Anda. Saya pikir ada banyak pekerjaan yang harus dilakukan di bidang ini, jadi jangan khawatir. Lakukan jika Anda merasa Anda menyukainya. Ditambah lagi bekerja di bidang ini bukan berarti Anda harus menahan diri. Anda masih harus bekerja dengan algoritma klasik dan Anda akan membutuhkan keterampilan pengkodean.

Jika Anda tertarik untuk mempelajarinya dari sudut pandang ilmuwan komputer, ada buku ini yang dapat membantu: https://www.amazon.com/Quantum-Computing-Computer-Scientists-Yanofsky/dp/0521879965

Semoga beruntung dalam perjalanan kuantum Anda!

Sudah hampir selalu seperti itu. Anda dapat mempelajari buku karya Nielsen & Chuang tanpa mengetahui tentang fisika. Ada perkenalan oleh Mermin yang ditujukan pada ilmuwan komputer. Mungkin ada banyak sumber daya lain (saya cukup yakin misalnya bahwa buku Aaronson - berdasarkan ceramah CS - sangat cocok untuk orang-orang tanpa latar belakang fisika.) Secara keseluruhan, formalisme fisika diperlukan untuk memahami informasi kuantum dan perhitungan adalah cukup rendah, dibandingkan dengan bidang lain (kuantum) fisika. (Ini tidak berarti bahwa mempelajari fenomena dalam informasi kuantum dan perhitungan adalah hal yang tidak penting.)