Lungo discorso accademico sulla realtà e l'hype del calcolo quantistico

Ecco un discorso di tre ore sull'informatica quantistica e la realtà e l'hype della teoria quantistica.

Scott Aaronson è professore di informatica presso l'Università del Texas ad Austin e direttore del Quantum Information Center. In precedenza ha conseguito il dottorato di ricerca presso la UC Berkeley ed è stato membro della facoltà presso il MIT in Ingegneria Elettrica e Informatica dal 2007 al 2016. Scott ha vinto numerosi premi per le sue ricerche sull'informatica quantistica e la teoria della complessità, tra cui il premio Alan T Waterman nel 2012 e l'ACM Prize in Computing nel 2020. Oltre ad essere uno scienziato di livello mondiale, Scott è famoso per le sue blog Schtetl Optimized, che ha tenuto aggiornata la comunità scientifica sull'hype quantistico per quasi gli ultimi due decenni.

In questo episodio, Scott Aaronson tiene un corso accelerato sull'informatica quantistica, approfondendo i dettagli, offrendo approfondimenti e chiarendo idee sbagliate sull'hype quantistico.

NOTA: oltre un decennio fa, Scott Aaronson aveva predetto che i computer quantistici adiabatici di DWave Systems non sarebbero stati più utili di un panino al prosciutto. Nel 2006 avevo previsto che prima della fine del 2010 DWave avrebbe avuto una vendita commerciale con un sistema con oltre 100 qubit. DWave Systems ha avuto una vendita multimilionaria a Lockheed alla fine del 2010. Questo dimostra solo che gli esperti scientifici potrebbero non essere i migliori a prevedere cosa accadrà. I sistemi DWave vengono utilizzati per esplorare problemi complessi e sono scalabili fino a oltre 5000 qubit adiabatici. Scott Aaronson è stato coinvolto nella consulenza a molte aziende di computer quantistici, quindi conosce molto bene il lavoro svolto attualmente.

260 pagine di appunti del corso dalla lezione di Scott Aaronson sull'informatica quantistica.

Parte I. Introduzione (personale)
00:00 : Biografia
01:02 : Shtetl ottimizzato e le modalità di blogging
09:56 : Sabtical a OpenAI, sicurezza AI, machine learning
10:54: “Studio cosa non possiamo fare con i computer che non abbiamo”

Seconda parte. Introduzione (tecnica)
22:57 : Panoramica
24:13 : Cartoon SMBC: “The Talk”. Sintesi delle idee sbagliate del campo
33:09 : Come funzionano tutti gli algoritmi quantistici: modello coreografico di interferenza
34:38 ​​: Contorno

Parte III. Impostare
36:10 : Rassegna di pezzi classici
40:46 : Prodotto tensoriale e base computazionale
42:07 : Impigliamento
44:25 : Cosa non è un'azione spettrale a distanza
46:15 : Definizione di qubit
48:10 : notazione reggiseno e ket
50:48 : Esempio di sovrapposizione
52:41: Misurazione, interpretazione di Copenhagen

Parte IV. Lavorare con i qubit
57:02 : Operatori unitari, porte quantistiche
59:03 : Porta Hadamard
1:03:34 : Filosofia a parte: come "immagazzinare" 2^1000 bit di informazioni.
1:08:34 : Operazione CNOT
1:09:45 : Circuiti quantistici
1:12:43 : Notazione del circuito, notazione XOR
1:14:55 : Sottigliezza nella preparazione degli stati quantistici
1:16:32 : Costruzione e scomposizione di circuiti quantistici generali: universalità
1:21:30 : Complessità dei circuiti vs algoritmi
1:28:45 : Come vengono implementati fisicamente gli algoritmi quantistici
1:31:55 : Equivalenza alla macchina di Turing quantistica

Parte V. Accelerazione quantistica
1:35:48 : Complessità della query (scatola nera / modello Oracle)
1:39:03 : Obiezione: in che modo l'interrogazione quantistica non bara?
1:42:51 : Definire una scatola nera quantistica
1:45:30 : Efficiente classica f produce U_f efficiente
1:47:26 : Porta Toffoli
1:50:07 : Spazzatura e annullamento del calcolo quantistico
1:54:45 : Implementazione (-1)^f(x))
1:57:54 : Algoritmo di Deutsch-Jozsa: dove il quantistico batte il classico
2:07:08 : Il punto: interferenza costruttiva e distruttiva

Parte VI. Classi di complessità
2:08:41 : Riepilogo. Storia dell'algoritmo di Simon e Shor.
2:14:42: BQP
2:18:18: EQP
2:20:50: pag
2:22:28 : N.P
2:26:10: P vs NP e NP-completezza
2:33:48: P contro BQP
2:40:48: NP contro BQP
2:41:23 : Dove le spiegazioni del calcolo quantistico vanno fuori dai binari

Parte VII. Supremazia quantistica
2:43:46 : Calcolo quantistico scalabile
2:47:43 : Supremazia quantistica
2:51:37 : Campionamento di bosoni
2:52:03 : Cosa ha fatto Google e le difficoltà nel valutare la supremazia
3:04:22 : Enorme domanda aperta