Длинный академический доклад о квантовых вычислениях, реальности и ажиотаже

Вот трехчасовой доклад о квантовых вычислениях и квантовой теории, о реальности и ажиотаже.

Скотт Ааронсон — профессор компьютерных наук Техасского университета в Остине и директор Центра квантовой информации. Ранее он получил докторскую степень в Калифорнийском университете в Беркли и с 2007 по 2016 год преподавал в Массачусетском технологическом институте электротехники и компьютерных наук. Скотт получил множество призов за свои исследования в области квантовых вычислений и теории сложности, в том числе премию Алана Т. Уотермана в 2012 году и премию ACM в области вычислительной техники в 2020 году. Помимо того, что он является ученым мирового класса, Скотт известен своей очень информативной и интересной работой. блог Schtetl Optimized, который держит научное сообщество в курсе квантовой шумихи почти два последних десятилетия.

В этом выпуске Скотт Ааронсон проводит ускоренный курс по квантовым вычислениям, углубляясь в детали, предлагая идеи и разъясняя неправильные представления о квантовой шумихе.

ПРИМЕЧАНИЕ: еще более десяти лет назад Скотт Ааронсон предсказал, что адиабатические квантовые компьютеры DWave Systems будут не более полезными, чем бутерброд с ветчиной. В 2006 году я предсказывал, что до конца 2010 года DWave будет продаваться в коммерческих целях с системой с более чем 100 кубитами. В конце 2010 года компания DWave Systems действительно продала Lockheed многомиллионную покупку. Это просто показывает, что научные эксперты не могут быть лучшими в предсказании того, что произойдет. Системы DWave используются для изучения сложных проблем и масштабируются до 5000+ адиабатических кубитов. Скотт Ааронсон консультирует многие компании, занимающиеся квантовыми компьютерами, поэтому он очень хорошо знаком с работой, проводимой в настоящее время.

260 страниц курсовых заметок из класса Скотта Ааронсона по квантовым вычислениям.

Часть I. Введение (личное)
00:00 : Биография
01:02 : Shtetl Optimized и способы ведения блога
09:56 : Сабаттикал на OpenAI, безопасность ИИ, машинное обучение
10:54 : «Я изучаю, что мы не можем сделать с компьютерами, которых у нас нет»

Часть II. Введение (техническое)
22:57 : Обзор
24:13 : Мультфильм SMBC: «Разговор». Краткое изложение заблуждений в этой области
33:09 : Как работают все квантовые алгоритмы: хореографическая картина интерференции
34:38 ​​: Контур

Часть XNUMX. Настраивать
36:10 : Обзор классических битов
40:46: Тензорное произведение и вычислительная база
42:07 : Запутанность
44:25 : Что не жуткое действие на расстоянии
46:15 : Определение кубита
48:10 : обозначение бюстгальтера и кета
50:48 : Пример суперпозиции
52:41: Измерение, Копенгагенская интерпретация

Часть IV. Работа с кубитами
57:02 : Унитарные операторы, квантовые вентили
59:03 : Ворота Адамара
1:03:34 : Философское отступление: как «хранить» 2^1000 бит информации.
1:08:34 : операция CNOT
1:09:45 : Квантовые схемы
1:12:43 : Обозначение схемы, обозначение XOR
1:14:55 : Тонкости подготовки квантовых состояний
1:16:32 : Построение и декомпозиция общих квантовых схем: универсальность
1:21:30 : Сложность схем против алгоритмов
1:28:45 : Как физически реализуются квантовые алгоритмы
1:31:55 : Эквивалентность квантовой машине Тьюринга

Часть V. Квантовое ускорение
1:35:48 : Сложность запроса (модель черного ящика/оракула)
1:39:03 : Возражение: почему квантовые запросы не являются жульничеством?
1:42:51 : Определение квантового черного ящика
1:45:30 : Эффективная классическая f дает эффективную U_f
1:47:26 : Ворота Тоффоли
1:50:07 : Мусор и квантовая расшифровка
1:54:45 : Реализация (-1)^f(x))
1:57:54 : Алгоритм Дойча-Йожа: Где квантовый побеждает классический
2:07:08 : Суть: конструктивное и деструктивное вмешательство

Часть VI. Классы сложности
2:08:41 : Резюме. История алгоритма Саймона и Шора.
2:14:42 : БКП
2:18:18 : Эквализация
2:20:50 : П
2:22:28 : НП
2:26:10 : P vs NP и NP-полнота
2:33:48 : P против BQP
2:40:48 : НП против БКП
2:41:23 : Когда объяснения квантовых вычислений сходят с рельсов

Часть VII. Квантовое превосходство
2:43:46 : Масштабируемые квантовые вычисления
2:47:43 : Квантовое превосходство
2:51:37 : Выборка бозона
2:52:03 : Что сделал Google и сложности с оценкой превосходства
3:04:22 : Огромный открытый вопрос