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從學生的角度來看量子計算:如何接近它以及它到底是什麼?

卡洛斯·魯伊斯 (Carlos Ruiz) ESI 學生

從學生的角度來看量子計算:如何接近它以及它到底是什麼?

通過 卡洛斯·魯伊斯(Carlos Ruiz), ESI學生

量子運算已成為現代技術最有前途的前沿之一,有可能徹底改變醫學、金融和人工智慧等領域。對學生來說,這個領域既提供了獨特的挑戰,也提供了機會。

什麼是量子計算?

與使用二進位位元(0 或 1)的經典計算不同,量子計算基於 量子比特,由於疊加現象,它可以同時存在於多種狀態。此外,量子糾纏允許單獨的量子位元保持瞬時連接,無論距離如何。

這些特性使得量子電腦能夠在某些問題上比經典電腦更有效地執行複雜的計算。例如,它解決分子模擬或優化問題的能力引起了整個產業的興趣。幾天前取得了令人難以置信的成就,其中量子晶片在 5 分鐘內解決了一個測試,而普通計算機需要 10 億年(即 10 後面有 24 個零) https://lc.cx/diY-I2

作為學生該如何應對

1.     熟悉基本概念

  • 了解量子力學的基礎知識至關重要。線上資源,例如免費課程 IBM Qiskit。疊加、糾纏和量子乾涉等概念有助於奠定堅實的基礎。 https://learning.quantum.ibm.com/

2.     數學技能的發展

  • 對線性代數和機率的深入理解至關重要,因為它們構成了量子演算法的基礎。這種類型的準備使我們能夠解決量子現象背後的數學複雜性,並有助於過渡到該學科的更高級水平。

3.     學習程式語言

  • 在主要語言中,我們發現 Python 以及 Qiskit 等特定函式庫是量子程式設計的基本工具。投入時間了解和學習這些函式庫可以讓您嘗試模擬和真實的量子設備。

4.     參與社區和活動

  • UCLM 透過關鍵措施促進了量子計算的研究和培訓。其著名團體之一是 阿拉科斯集團,專注於軟體工程,並將量子計算納入其研究線。該小組致力於解決使軟體方法適應新量子範式的挑戰的項目,探索其在各個領域的應用。

此外,在學術領域,也出版了《《量子計算》,它提供了對該學科的基礎知識、演算法和技術的簡單介紹,為對該新興領域感興趣的學生和專業人士提供了有用的參考。

挑戰與機遇

量子運算正處於早期階段,對於那些希望將自己定位於新興領域的人來說,既帶來了技術挑戰,也帶來了巨大的可能性。

挑戰:

  1. 量子位的穩定性:量子不相干性和計算錯誤限制了其可靠性。
  2. 可擴展性:建構具有數千個可操作量子位元的系統仍然是一個技術障礙。
  3. 缺乏存取權限:基礎設施昂貴,這使得農村民主化變得困難。
  4. 人才培育:需要紮實的物理、數學和程式設計基礎才能促進發展。

機會:

  • 密碼學、最佳化和模擬方面的演算法和應用創新。
  • 及早參與引領下一次科技革命。

結論

對學生來說,量子計算代表了理論與實際應用之間令人興奮的交叉點。憑藉奉獻精神和必要的資源,不僅可以了解該領域,還可以積極參與其發展,為量子技術將發揮基礎作用的未來做好準備。

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