Ideas de proyectos de computación cuántica

Soy estudiante universitario de ciencias de la computación y actualmente estoy planeando mi proyecto de graduación. Necesito algunas ideas en el campo de la computación cuántica. ¿alguna ayuda?

Publiqué algunas ideas de proyectos de teoría de la complejidad cuántica en http://scottaaronson.com/blog/?p=471

(¡Pero cuidado, la mayoría de estos son problemas que han estado abiertos durante años! Mi sugerencia para un proyecto de pregrado sería romper una parte de uno de los problemas).

Un proyecto que sugeriría es este: intente desarrollar un algoritmo cuántico basado en la caminata aleatoria cuántica para la programación lineal. Para el proyecto, primero debe aprender algunos datos básicos sobre las caminatas aleatorias cuánticas y cómo son algorítmicamente útiles, en segundo lugar sobre los algoritmos aleatorios de tipo simplex y, en tercer lugar, tratar de combinar los dos. La parte 3 es muy ambiciosa y no sé si se puede decir algo fructífero, pero las partes 1 y 2 ya son buenas para un proyecto de pregrado.

Los resultados de DWaves con la búsqueda de imágenes son un poco extraños. Actualmente no hay pruebas sólidas de que los dispositivos de DWave no se puedan simular de manera eficiente. Esto se ha discutido con gran detalle en varios blogs (porque Scott Aaronson y Dave Bacon han cubierto DWave en numerosas ocasiones).

Ahora, dejando eso de lado, hay una gran cantidad de proyectos potenciales, dependiendo del aspecto de la computación cuántica que le interese. También depende del nivel de su conocimiento sobre mecánica y física cuántica. Las preguntas de tipo arquitectura a menudo se vuelven bastante físicas, ya que las limitaciones experimentales juegan un papel importante en la determinación de qué problemas vale la pena considerar. Los algoritmos y la complejidad de las comunicaciones son áreas mucho más orientadas a CS.

Hay varios modelos diferentes de computación cuántica, y existen barreras más pronunciadas para la entrada de algunos en lugar de otros. La computación cuántica adiabática y topológica tiende a ser algo más difícil de introducir que el modelo de circuito y el modelo de computación basado en la medición.

Un problema con el que he tenido éxito trabajando con un estudiante de verano fue aproximar los umbrales de tolerancia a fallas para varios códigos de corrección de errores mediante simulación. Esto es algo que tiene una barrera de entrada relativamente baja. Otra idea es mirar esquemas de autómatas celulares cuánticos para tareas especiales (codificación, medición, preparación de estados).

Usted mencionó el aprendizaje automático, por lo que quizás desee considerar el uso de la programación evolutiva para desarrollar circuitos cuánticos para varios problemas simples. He jugado con esto varias veces, y parece que puedes obtener un comportamiento bastante agradable (por ejemplo, evolucionar las reglas de búsqueda).

Podría seguir enumerando ideas aleatorias que podrían hacer un proyecto adecuado, pero si pudiera dar una idea más clara sobre en qué área está interesado, creo que obtendrá mejores respuestas. Una pregunta fundamental podría ser simplemente ¿está interesado en un proyecto de codificación, uno sobre diseño de hardware, otro sobre teoría pura, etc.? Dependiendo de qué camino quiera seguir, habrá una gama de posibilidades diferentes.

Sugiero algo como proporcionar herramientas actuales de desarrollo de computación cuántica (como libquantum) con la capacidad de aprovechar las GPU habilitadas para CUDA para acelerar las simulaciones. La computación cuántica es más o menos sobre álgebra lineal, es decir, operaciones de matriz y vector, que fue para lo que se diseñaron las GPU en primer lugar.

Se han creado lenguajes temáticos de computación cuántica como QCL para proyectos de tesis. De hecho, todos los lenguajes basados ​​en computación cuántica que he visto implementados en la web se han realizado para proyectos de tesis. También podría intentar codificar un emulador cuántico. En el libro "Quantum Computing for Computer Scientists" proporcionan simulacros de programación que se suman colectivamente a dicho emulador.

No sé cuán útil será esto, pero tal vez ofrecerá alguna orientación.

En la primavera de 2009, Sasha Razborov impartió un curso sobre computación cuántica. El sitio web del curso contiene algunas ideas de "proyectos", así como referencias a algunos documentos cuánticos seminales.

Los "proyectos" en la página son realmente "problemas de tarea más complicados", por lo que probablemente no sean adecuados en sí mismos para una tesis de alto nivel, ni tomarán 11 meses. Sin embargo, esos problemas y / o algunas de las referencias pueden generar algunas buenas ideas para usted.