Идеи проекта квантовых вычислений

14

Я студентка факультета компьютерных наук, и в настоящее время я планирую свой дипломный проект. Мне нужны некоторые идеи в области квантовых вычислений. любая помощь?

quantum-computing soft-question

— Deyaa
источник

Было бы полезно, если бы вы могли привести пример типа проекта, который вы считаете подходящим, учитывая время, которое у вас есть для этого проекта, и предполагаемую трудность. Как читать документ в деталях приемлемо в качестве проекта?

— Робин Котари

Пример: объединение (или изобретение новых) методов машинного обучения с квантовыми вычислениями для решения сложной проблемы Google использовал алгоритмы машинного обучения и квантовый компьютер D-wave для гораздо более быстрого поиска изображений. Время, я: 11 месяцев сложности: средний (бакалавриат)

— Deyaa

3

Я думаю, что это должна быть вики сообщества, если она вообще находится в области видимости.

— Лев Рейзин

2

@Ross: Я понизил это, просто потому, что вопрос был неясным, очень открытым, субъективным и, конечно, не чётким с «правильным ответом» (см. Также cstheory.stackexchange.com/faq ). С более осторожными объяснениями и в режиме "сообщества вики" он, скорее всего, избежал бы моего отрицательного ответа. Извиняюсь, если это кажется излишне резким, но я думаю, что люди должны уделять больше внимания формулировке своих вопросов (и правильно использовать флаг CW, тем более что никто другой не может это исправить в настоящее время).

— Юкка Суомела

3

@Deyaa, я думаю, что попытка ответить на вопросы Джо Фитцсиммонса и Юкки Суомелы поможет тебе составить лучший вопрос.

— Суреш Венкат

27

Я опубликовал некоторые идеи проекта по теории квантовой сложности на http://scottaaronson.com/blog/?p=471.

(Но будьте осторожны, большинство из них являются проблемами, которые были открыты в течение многих лет! Моим предложением для студенческого проекта было бы разорвать кусок одной из проблем.)

— Скотт Ааронсон
источник

17

Один проект, который я бы предложил, заключается в следующем: попытаться разработать квантовый алгоритм, основанный на квантовом случайном блуждании, для линейного программирования. Для проекта вы должны сначала изучить некоторые основные факты о квантовых случайных блужданиях и их полезности для алгоритмов, второй - об алгоритмах рандомизированного симплексного типа и третий - попытаться объединить их. Часть 3 очень амбициозна, и я не знаю, можно ли сказать что-нибудь плодотворное, но части 1 и 2 уже хороши для студенческого проекта.

— Гил Калай
источник

1

Это действительно хорошее предложение. На самом деле существует множество алгоритмов, которые могут выиграть от специализированных случайных блужданий. Коды LT / Raptor, исправляющие ошибки, основаны, например, на случайном блуждании. Голосуй от меня. И приятно видеть тебя здесь, Гил. :-)

— Росс Снайдер

Я не знал, что были такие вещи, как квантовые случайные прогулки! хорошая идея !

— Суреш Венкат

2

Суреш: Да, есть. Они оказываются довольно важным подходом к квантовым алгоритмам. Суть алгоритмических проектов, однако, в том, что ускорить получение квадратного корня тривиально, а получить что-то лучше очень и очень сложно. Возможно, другая идея заключалась бы в том, чтобы попытаться свести алгоритмы полиномиального времени к логарифмическому времени, как в недавнем алгоритме решения линейных систем уравнений.

— Джо Фицсимонс

11

Результаты DWaves с поиском изображений немного странные. В настоящее время нет убедительных доказательств того, что устройства DWave не могут быть эффективно смоделированы. Это обсуждалось очень подробно во многих блогах (поскольку Скотт Ааронсон и Дэйв Бэкон оба освещали DWave много раз).

Теперь, если оставить это в стороне, существует огромное количество потенциальных проектов, в зависимости от того, какой аспект квантовых вычислений вас интересует. Это также зависит от уровня ваших знаний о квантовой механике и физике. Вопросы архитектурного типа часто становятся довольно физическими, поскольку экспериментальные ограничения играют большую роль в определении проблем, на которые стоит обратить внимание. Алгоритмы и сложность связи - это гораздо больше областей, ориентированных на CS

Существует ряд различных моделей квантовых вычислений, и для некоторых существует более крутые барьеры, чем для других. Адиабатические и топологические квантовые вычисления, как правило, сложнее охватить, чем схемную модель и модель вычислений, основанную на измерениях.

Одной из проблем, с которыми я столкнулся при работе с летним студентом, было приближение пороговых значений отказоустойчивости для различных кодов с исправлением ошибок путем моделирования. Это то, что имеет относительно низкий барьер для входа. Другая идея состоит в том, чтобы взглянуть на схемы квантовых клеточных автоматов для специальных задач (кодирование, измерение, подготовка состояния).

Вы упомянули машинное обучение, поэтому, возможно, вы захотите использовать эволюционное программирование для эволюции квантовых цепей для решения различных простых задач. Я играл с этим несколько раз, и кажется, что вы можете получить довольно хорошее поведение (например, развитие правил поиска).

Я мог бы продолжить перечисление случайных идей, которые могли бы сделать подходящий проект, но если бы вы могли дать больше идеи относительно того, в какой области вы заинтересованы, я думаю, вы получите лучшие ответы. Фундаментальный вопрос может заключаться в том, что вы заинтересованы в проекте по кодированию, который посвящен разработке аппаратного обеспечения, одному - чистой теории и т. Д.? В зависимости от того, по какому пути вы хотите пойти, будет много разных возможностей.

— Джо Фитцсимонс
источник

4

Я предлагаю что-то вроде обеспечения современных инструментов разработки квантовых вычислений (таких как libquantum) возможностью использования преимуществ графических процессоров с поддержкой CUDA для ускорения моделирования. Квантовые вычисления в большей или меньшей степени относятся к линейной алгебре, то есть к матричным и векторным операциям, для чего в первую очередь были разработаны графические процессоры.

— М. Алагган
источник

симуляции как что?

— Deyaa

Инструменты разработки квантовых вычислений позволяют моделировать квантовые алгоритмы и протоколы, включая алгоритм Шора, поиск Гровера, квантовую телепортацию, коды с исправлением ошибок и алгоритмы, которые вы создали и хотите протестировать для себя.

— М. Алагган

3

Тематические языки квантовых вычислений, такие как QCL, были созданы для дипломных проектов. Фактически, любые основанные на квантовых вычислениях языки, которые я видел реализованными в сети, были сделаны для дипломных проектов. Вы также можете попробовать закодировать квантовый эмулятор. В книге «Квантовые вычисления для компьютерных ученых» они предоставляют упражнения по программированию, которые в совокупности дополняют такой эмулятор.

— Винсент Руссо
источник

2

Я не знаю, насколько это будет полезно, но, возможно, это поможет.

Весной 2009 года Саша Разборов вел курс по квантовым вычислениям. Веб-сайт курса содержит некоторые идеи «проекта», а также ссылки на несколько оригинальных квантовых работ.

«Проекты» на странице - это просто «более сложные домашние задания», поэтому они, вероятно, сами по себе не подходят для дипломной работы и не займут 11 месяцев. Тем не менее, эти проблемы и / или некоторые ссылки могут вызвать у вас хорошие идеи.

— Джошуа Грохов
источник