Q2B 2019 | Introduction to Quantum Computing | William Oliver | MIT

Summary

本视频讲解了量子计算的发展现状，尤其是量子工程这一新兴学科的形成与进展。MIT量子工程中心的创建旨在推动量子技术的应用，结合量子科学与工程实践，培养未来的量子工程师。随着大量公司、政府机构和学术机构的加入，量子计算正逐步从实验室走向现实应用。视频还讨论了量子计算与经典计算的区别、量子错误修正的原理，以及量子计算在解决行业具体问题方面的潜力。

Takeaways

• 😀 量子计算领域正在迅速发展，多个技术正在开发中，类似于经典计算的演变过程。
• 😀 各国政府大力投资量子技术，然而最近五年，更多公司开始认识到量子技术对未来商业的影响。
• 😀 MIT成立了量子工程中心，致力于加速量子技术的实际应用，并培养未来的量子工程师。
• 😀 量子工程不仅是科学，它融合了计算机科学、电气工程、机械工程、化学、生物学等多个学科。
• 😀 量子工程的目标是开发出可以将量子物理转化为实际工程应用的系统和工具。
• 😀 量子计算的发展也需要基础研究和工程实践的紧密结合，学术界和工业界的合作至关重要。
• 😀 MITx Pro提供了量子计算的专业发展课程，帮助已经在行业中工作的专业人士了解量子计算的基本概念和应用。
• 😀 量子计算与模拟计算在一些方面相似，但量子计算具备特有的错误校正机制，允许系统在遇到错误时修复。
• 😀 量子错误校正机制依赖于测量和投影，通过“错误检测”和“纠错”来恢复计算机状态，而不会完全丧失信息。
• 😀 尽管量子技术已进入工业化应用阶段，但量子工程的基础理论和抽象仍在不断发展中，需要大量的科学与工程工作。
• 😀 量子工程目前处于一个快速发展的基础阶段，工业应用已逐渐成熟，但学术界仍需为行业发展提供理论支撑。

Q & A

量子计算的技术发展目前有哪些关键领域？

量子计算正在多个技术领域发展，包括量子位实现技术（如超导量子比特、离子阱等）、量子算法、量子误差纠正等。这些技术都在加速量子计算的实际应用和发展。

量子计算的发展和经典计算有什么相似之处？

量子计算和经典计算的一个相似之处是，早期都经历了从基础研究到工业应用的过程。就像经典计算从真空管到晶体管，再到集成电路的演变，量子计算也可能经历多种技术的发展和选择。

MIT量子工程中心的主要目标是什么？

MIT量子工程中心的目标是加速量子计算技术的实际应用，定义量子工程这一新兴学科，并通过教育和与工业界的合作，推动量子计算从实验室到现实世界的转变。

量子工程与量子科学和传统工程有何不同？

量子工程不仅仅是传统工程或量子科学，它是将两者结合的交叉学科，目标是将量子物理学的原理转化为可操作的工程技术，用于构建实际的量子计算系统。

MIT是如何培养未来的量子工程师的？

MIT通过量子工程中心及其MIT X Pro课程等项目，培养未来的量子工程师。MIT X Pro课程为在职专业人士提供量子计算基础知识，帮助他们理解量子计算的实际应用。

量子计算的误差纠正是如何工作的？

量子计算中的误差纠正通过对量子比特进行测量来实现。当发生量子比特翻转时，通过量子误差纠正可以恢复正确的值，这依赖于量子计算的概率性和项目的量子态。

量子计算目前处于哪个阶段？

量子计算已经从基础研究阶段进入到初步应用阶段。虽然仍然存在很多挑战，但量子计算技术在某些特定任务上已经有了初步应用，且企业和政府的投入正在加速这一进程。

量子工程的学科框架需要哪些基础学科的支持？

量子工程需要多个学科的支持，包括计算机科学、电气工程、物理学、化学、数学等。此外，它还需要传统工程学科，如模拟和数字电路设计、控制理论、材料学等的知识。

量子计算如何从理论走向实际应用？

量子计算的实际应用需要将量子科学转化为工程技术，这包括开发量子计算机的硬件、算法设计、量子误差纠正等技术，确保它们能在实际中稳定、高效地运行。

工业界如何参与量子计算技术的发展？

工业界在量子计算技术的发展中扮演了重要角色，许多公司已经开始投资于量子计算的研发。这些公司不仅推动了技术的进步，还促进了从实验室到现实世界的过渡，部分技术已经进入到商业化应用阶段。