量子計算實驗需要什麼理論背景？

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本科，對量子計算的物理實現感興趣，但是學校裡面沒有相關的實驗組，請問做實驗方向的話，需要哪些方面的背景（物理+計算機+ee？）？以及在學校沒有相關實驗組的情況下，有什麼方法可以彌補...

寫完答案突然想起來有個找物理review的神器，於是去試著找了一下，然後……好吧我分割線下寫的東西可以無視了，理論以及各種體系實現的內容目測都有了

The Net Advance of Physics

順便安利該網站嗯

——————————人生第一條分割線，以下原始答案———————————

一般來說作為物理系學生該關注的還是和量子計算機物理實現相關的事情。具體的講就是用什麼體系里的什麼自由度作為量子比特以及如何操控它們。

（實際上就是《quantum information and quantum computation》書中第七章講的東西，但是那上說的實在太簡略也太過時了，甚至沒有仔細介紹超導體系相關的內容）

這方面的教材我知道的只有一本：

Quantum Engineering by A.M. Zagoskin：介紹了超導和量子點體系，最後還有一些關於雜訊和退相干的介紹

notes和review：

QSIT (FS 2016) - Lecture Notes ：這上有Andreas Wallraff 在QIST課程的notes和slides，倒是啥體系都提了…但是著重點還是在超導上（畢竟他是做這個的）

Multiphoton entanglement and interferometry :潘老師等人的RMP，線性光學量子信息看它應該就可以了…

順便求一波quantum dot 和 trapped ion 相關的比較好的文獻…

最後對quantum technology感興趣的話可以看看這些東西，額真的是看看就好：

Quantum Manifesto ：歐洲據說要砸十億歐元的項目…

ADVANCING QUANTUM INFORMATION SCIENCE: NATIONAL CHALLENGES AND OPPORTUNITIES ：美帝的一個Report

瀉藥，最基本的得有量子力學的基礎，如果本科是物理專業的話，這個課程是必上的。

我再推薦幾本量子信息，量子計算相關的課本：

中文的：《量子通信和量子計算》李承祖

《量子信息物理原理》張永德

《量子計算和量子信息》MichaelA．Nielsen，IsaacL．Chuang，譯者是趙千川

英文的： Quantum Information and Computation，John Preskill

這幾本都是我們上課的時候參考過的課本。

我上面說的你都能搞定，學校沒有相關平台的話，可以先多閱讀一下相關的文獻，比如說離子阱，超導量子計算等等。你也可以關注一下，D-wave可能在做的開源平台，比如說這篇報道：

業界 | 任何人都可以開發量子計算軟體：D-Wave開源開發工具Qbsolv

量子計算的實驗需要看具體做什麼系統, 例如超導電路, 半導體量子點, 金剛石色心, 離子阱, 中性原子, 納米線等等. 其中離子阱和中性原子應該是需要原子光學的實驗知識, 其他的幾個系統主要是需要微電子加工的知識.

物理理論方面的話, 量子力學肯定要學, 但學一本應該就夠了, 主要是了解基本概念. 量子計算的書也是一本就差不多了, 因為量子計算的書主要討論的是量子計算的基本理論和演算法, 和具體實驗的關係不大. 真正用的上的是量子光學, 以及開放量子系統這方面的知識. 當然, 實驗組的重點還是做實驗, 理論部分可能會與專門做理論的研究組合作完成.

如果學校沒有量子計算的實驗組, 那也可以找做微電子, 凝聚態, 或光學實驗的組學習實驗技術. 比起有理論研究經驗的人, 大多實驗組應該更願意招有實驗經驗的人吧.

取決於你要做什麼物理系統，離子阱和超導系統需要的技能樹還是很不一樣的但是最基礎的四大力學?固體物理是必須的還有養成看英文的習慣說實話中文的量子計算資料根本不能看。。。這些基礎都有了就可以去看preskill的講義和相應文獻了另外IQC在YouTube上有一個頻道經常會有不錯的教程可以關注

實驗方面的話，我個人認為(合格的)應用物理專業應該夠了，物理系的基礎課，編程C++或者python，數電模電信號電路這些。電子工程專業的如果物理的課(量子力學+固體物理)學差不多了也沒問題。做實驗主要還是接觸細節的問題比較頻繁。比如怎麼把測量噪音降低，比如寫個labview程序控制下儀器，等等。

量子計算的物理實現有很多方案，據我了解至少有超導量子計算，量子點，拓撲量子計算，離子阱等，可能近年成果報道比較多的是超導量子計算，Google和IBM都投了錢，Microsoft投了拓撲量子計算。。。物理背景的話我覺得一個比較一般的凝聚態/AMO實驗背景都可以，等到確定被錄取之後再學具體的，量子計算理論反而不需要特別了解，實驗要解決的是大量技術性的細節問題。國內量子計算相對比較弱，所以不少學校也沒什麼搞量子計算的，最好有機會去國外的牛組實習一下，不過據我了解像某些組都已經不招博士了。。。個人感覺做量子計算實驗不進領域內最頂級的幾個組完全就是白搭。。

謝邀。

在目前來看量子計算的實現依然需要大量科研人員的不斷探索與追尋，但已並非是一個遙不可及的夢想。

題主所問量子計算實驗所需要的理論背景，其實在實驗這一方面，有一點是所有的方向，所有的學科相通的，那就是動手的能力。也許所有的理論背景你都明白的很透徹，但是只有真正動手去做的時候你才會看清楚關鍵問題在哪裡，迅速估計出問題的數量級，然後才能在小範圍內找出並解決問題。

目前來講量子計算的實驗實現比較有前景的有Ion trap，超導量子線路，量子點等。如果做這方面的實驗你需要具備幾個方面的知識：物理，計算機，電路。

先說物理：基本的量子力學的知識，相應的量子信息導論的知識（可以參考Nielsen或者Preskill的教材，前者在各大網上書店賣的還蠻多的），量子光學，非線性光學，激光原理，最好熟悉原子物理學的內容。

計算機：現在許多實驗室都喜歡使用Python作為自己的實用語言，不管是畫圖，模擬還是計算。這固然與Python日益強大完善的工具包有關，同時Python簡單易學，降低了我們學物理的編程的門檻。

Lebview圖形化語言，也是你實驗中需要經常用到的，控制硬體的利器。

電路：基本的數電與模電的知識，高速PCB設計，量子點和超導量子線路還需要集成電路製備的那套知識。

至於其他的像solidworks，CAD等基本的軟體可以用到的時候再學。

知乎首答手機手打，但求能稍解題主一點疑惑。

ion trap是一個很不錯的體系。

你去看Issac Chuang寫的書，以及他發表的文章。一開始很可能啥都看不懂，不要慌。多看點量子光學，慢慢你就懂了。

本人是搞超導量子電路方向的。別的系統在具體實驗方面我不是很了解，僅超導這方面來說，我的體驗是目前嚴重缺少精通數電模電射頻電路方面的研究生。原理上設計和工藝上製造十幾二十幾個量子比特已經沒什麼原則上的問題了。但操作、測量這麼多的量子比特需要大量周邊的電子資源支持，僅靠花錢買現成的儀器已經不現實了。自己設計製造各種信號源、測量設備肯定是接下來繞不開的彎，歡迎有相關基礎的有志青年入坑啊！