Wie Sie Ihr erstes Quantencomputing-Projekt starten

Motivation:

Wie bei allen guten Dingen muss man sich fragen: „Warum?“. Was erhoffen Sie sich eigentlich zu erreichen? Die häufigsten Beweggründe, die ich kenne, sind:

Ich möchte etwas über QC lernen.

Ich möchte mein Portfolio erweitern.

Ich bin daran interessiert, wie QC in meinem Fachgebiet angewendet werden kann.

Bevor Sie beginnen, sollten Sie sicherstellen, dass Sie sich darüber im Klaren sind, was Sie erreichen wollen. Dies wird Ihnen dabei helfen, die richtigen Entscheidungen zu treffen.

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Quantum Computing

Voraussetzungen Quantencomputing:

Diese Liste ist eine gute Darstellung der grundlegenden Anforderungen, die für die Durchführung eines effektiven QC-Projekts erforderlich sind. Ich glaube nicht, dass der Standard zu hoch ist, aber wenn Sie einen dieser Punkte nicht erfüllen, müssen Sie daran arbeiten, ihn zu erhöhen.

Codierung:

Da ich davon ausgehe, dass Sie Ihre eigene Software erstellen wollen, ist es wichtig, die Grundlagen der Programmierung zu erlernen. Die Sprache der Wahl für viele Plattformen ist Python. Es wird empfohlen, diese Sprache zu lernen; wenn Sie jedoch nicht über die entsprechenden Kenntnisse verfügen, brauchen Sie sich keine Sorgen zu machen. Sie können auch mit anderen Sprachen beginnen. Hier sind einige Beispiele von Projekten, die mit Python geschrieben wurden:

Javascript
C
Julia
C# (eigentlich Q#, aber das ist doch ziemlich ähnlich, oder?)

QC-Grundlagen:

Bevor Sie mit der Arbeit am QC-Projekt beginnen können, ist es wichtig, die Grundlagen zu verstehen. Sie müssen wissen, welchen Zweck die Gates haben, was sie tun Quantencomputing, wie die Überlagerung funktioniert und vieles mehr.

Machen Sie sich keinen Stress, wenn Sie die komplizierten Details verstehen. Es ist kein einfaches Thema, und manche Ideen brauchen etwas Zeit. Lernen Sie genug, um sich mit den Begriffen vertraut zu machen und ein grundlegendes Verständnis für die Funktionsweise zu erlangen. Und ich glaube Quantencomputing, dass „grundlegend“ hier ein entscheidender Begriff ist. Wenn Sie das Konzept nicht verstehen, können Sie in Zukunft darauf zurückkommen.

Linear Algebra:

Vom mathematischen Standpunkt aus gesehen ist Quantencomputing hauptsächlich lineare Algebra. Normale Algebra aus dem 1. Studienjahr sollte ausreichen – man sollte mit Vektoren, Matrizen, Eigenwerten usw. vertraut sein.

Git:

Technisch gesehen können Sie ein Projekt auch ohne Git durchführen, aber technisch gesehen können Sie auch eine Karotte mit einem Löffel statt mit einem Messer schneiden. Aber warum sollten Sie das tun? Wenn Sie noch nie mit git gearbeitet haben Quantencomputing, lernen Sie die Grundlagen und fangen Sie an, die grundlegenden Funktionen zu nutzen. Glauben Sie mir – es wird sich in Zukunft auszahlen.

Projektphasen:

Im Folgenden finden Sie einige Phasen, die ich bei den meisten Projekten, an denen ich beteiligt war (oder bin), erlebt habe. Dies ist keine genaue und endgültige Liste. Ich hoffe jedoch, dass sie Ihnen einige Anregungen gibt, wie die Projekte aussehen könnten Quantencomputing. Diese sind:

Erkundung
Vorbereitung
Umsetzung
Überprüfung
Förderung

Vorbereitung:

Ziele:

Vergewissern Sie sich, dass Sie über die erforderlichen Fähigkeiten verfügen
Erwerben Sie das nötige Wissen
Erstellen Sie einen Plan

Handlungen:

Online-Kurse
Tutorien
Papiere
Stift und Papier

Projektarten:

Hier möchte ich näher erläutern, was ich als „QC-Projekt“ bezeichnen würde. Einige davon sind perfekt für erfahrene Software-Ingenieure und Akademiker geeignet Quantencomputing. Andere sind für Neulinge geeignet. Betrachten Sie diese Liste als eine Quelle für Ideen. Die Reihenfolge der Liste ist zufällig.

Ganz von vorne anfangen

Ich habe dies nicht selbst getan, aber viele Leute empfehlen es als einen guten Ausgangspunkt. Erstellen Sie sich einen QC-Simulator mit der von Ihnen bevorzugten Sprache. Das ist zwar nicht die praktischste Lösung – die vorhandenen Simulatoren sind besser als dieser hier -, aber es ist dennoch eine gute Lernmethode. Nachdem Sie einen Simulator entwickelt haben, verfügen Sie über die Grundlagen der linearen Algebra und der Quantenberechnung und wissen wahrscheinlich Quantencomputing, welche Herausforderungen vor Ihnen liegen.

Forschung:

Es ist möglich, einen Algorithmus zu erstellen oder einen bestehenden Algorithmus anzuwenden und eine Studie durchzuführen. In diesem Szenario liegt der Schwerpunkt nicht auf dem Algorithmus an sich, sondern darauf, wie eine Änderung des Algorithmus das Ergebnis beeinflussen kann. Überlegen Sie, ob Sie die Parameter ändern, das Programm mit oder ohne Rauschen laufen lassen und es dann in verschiedene Architekturen kompilieren wollen – es gibt genügend Möglichkeiten.

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