Longa palestra acadêmica sobre a realidade e o hype da computação quântica

Aqui está uma palestra de três horas sobre computação quântica e realidade e hype da teoria quântica.

Scott Aaronson é professor de ciência da computação na Universidade do Texas em Austin e diretor do Centro de Informação Quântica. Anteriormente, ele recebeu seu doutorado na UC Berkeley e foi membro do corpo docente do MIT em Engenharia Elétrica e Ciência da Computação de 2007 a 2016. Scott ganhou vários prêmios por sua pesquisa em computação quântica e teoria da complexidade, incluindo o prêmio Alan T Waterman em 2012 e o Prêmio ACM em Computação em 2020. Além de ser um cientista de classe mundial, Scott é famoso por seu trabalho altamente informativo e divertido. blog Schtetl Optimized, que manteve a comunidade científica atualizada sobre o hype quântico por quase duas décadas.

Neste episódio, Scott Aaronson ministra um curso intensivo sobre computação quântica, mergulhando profundamente nos detalhes, oferecendo insights e esclarecendo equívocos em torno do hype quântico.

NOTA: há mais de uma década, Scott Aaronson previu que os computadores quânticos adiabáticos da DWave Systems não seriam mais úteis do que um sandwitch presunto. Previ em 2006 que antes do final de 2010 a DWave teria uma venda comercial com um sistema com mais de 100 qubits. A DWave Systems realizou uma venda multimilionária para a Lockheed no final de 2010. Isso apenas mostra que os especialistas científicos podem não ser os melhores em prever o que acontecerá. Os sistemas DWave estão sendo usados ​​para explorar problemas complexos e foram dimensionados para mais de 5000 qubits adiabáticos. Scott Aaronson prestou consultoria a muitas empresas de computadores quânticos, por isso está muito familiarizado com o trabalho que está sendo feito atualmente.

260 páginas de notas do curso de Scott Aaronson sobre computação quântica.

Parte I. Introdução (Pessoal)
00:00 : Biografia
01:02 : Shtetl otimizado e as formas de blogar
09:56: Sabático na OpenAI, segurança de IA, aprendizado de máquina
10:54: “Eu estudo o que não podemos fazer com computadores que não temos”

Parte II. Introdução (Técnica)
22:57: Visão Geral
24:13: Desenho animado SMBC: “The Talk”. Resumo dos equívocos da área
33:09: Como funcionam todos os algoritmos quânticos: padrão coreográfico de interferência
34:38: Esboço

Parte III. Configurar
36:10: Revisão de bits clássicos
40:46: Produto tensorial e base computacional
42:07: Emaranhamento
44:25: O que não é uma ação assustadora à distância
46:15: Definição de qubit
48:10: notação de sutiã e ket
50:48: Exemplo de superposição
52:41: Medição, interpretação de Copenhague

Parte IV. Trabalhando com Qubits
57:02: Operadores unitários, portas quânticas
59:03: Portão Hadamard
1:03:34: Filosófico à parte: como “armazenar” 2^1000 bits de informação.
1:08:34: Operação CNOT
1:09:45: Circuitos quânticos
1:12:43: Notação de circuito, notação XOR
1:14:55: Sutileza na preparação de estados quânticos
1:16:32: Construindo e decompondo circuitos quânticos gerais: Universalidade
1:21:30: Complexidade de circuitos versus algoritmos
1:28:45: Como os algoritmos quânticos são implementados fisicamente
1:31:55: Equivalência à Máquina de Turing quântica

Parte V. Aceleração Quântica
1:35:48: Complexidade da consulta (modelo caixa preta/oráculo)
1:39:03: Objeção: como a consulta quântica não é trapaça?
1:42:51: Definindo uma caixa preta quântica
1:45:30: F clássico eficiente produz U_f eficiente
1:47:26: Portão Toffoli
1:50:07: Lixo e descomputação quântica
1:54:45: Implementando (-1)^f(x))
1:57:54: Algoritmo Deutsch-Jozsa: Onde o quântico supera o clássico
2:07:08: O ponto: interferência construtiva e destrutiva

Parte VI. Classes de Complexidade
2:08:41: Recapitulação. História do Algoritmo de Simon e Shor.
2:14:42: BQP
2:18:18: EQP
2:20:50 :P
2:22:28: NP
2:26:10: P vs NP e NP-completude
2:33:48: P vs BQP
2:40:48: NP x BQP
2:41:23: Onde as explicações da computação quântica saem dos trilhos

Parte VII. Supremacia Quântica
2:43:46: Computação quântica escalável
2:47:43: Supremacia quântica
2:51:37: Amostragem de bósons
2:52:03: O que o Google fez e as dificuldades em avaliar a supremacia
3:04:22: Enorme questão em aberto