Введение
Что такое квантовый компьютер?
— устройство, которое выполняет вычисления, основываясь на законах квантовой механики.
Основным элементом квантового компьютера являются квантовые биты, или (quantum bit, qubit).
Введение.
В настоящее время мы становимся свидетелями
рождения новой фундаментальной научной
дисциплины – квантовой информатики. Стимулом к
рождению и развитию новой науки являются
активно ведущиеся работы, основанные на
применении квантовых систем к задачам
вычислений и связи.
Используя законы квантовой
механики, можно создать принципиально новый тип вычислительных машин, которые позволят решать некоторые задачи, недоступные даже самым мощным современным суперкомпьютерам. Резко возрастет скорость многих сложных вычислений; сообщения, посланные по линиям квантовой связи, невозможно будет ни перехватить, ни скопировать. Сегодня уже созданы прототипы этих квантовых компьютеров будущего.
Используя законы квантовой
механики, можно создать
принципиально новый тип
вычислительных машин, которые
позволят решать некоторые задачи,
недоступные даже самым мощным
современным суперкомпьютерам.
Резко возрастет скорость многих
сложных вычислений; сообщения,
посланные по линиям квантовой
связи, невозможно будет ни
перехватить, ни скопировать.
Сегодня уже созданы прототипы
этих квантовых компьютеров
будущего.
Каждый кубит может находиться в суперпозиции “классически” разрешённых состояний (верхняя картинка), потому пространство состояний регистра, состоящего всего из трёх кубитов (правая картинка), радикально “больше” единственно возможного (на каждый момент времени) состояния регистра, построенного из трёх битов классических
Свойство квантовых частиц быть
одновременно во многих состояниях называется
3 кубита квантового регистра против 3 битов классического
Как все начиналось
Макс Планк, открытие квантовых свойств теплового излучения;
венгерский математик Джон фон Нейман обратил внимание на возможность разработки квантовой логики;
начало разработки теории квантовых компьютеров (русский математик Ю. И. Манин, американский физик П. Бенев, английский ученый Д. Дойч, лауреат Нобелевской премии по физике Р. Фейнман);
квантовый алгоритм факторизации П. Шора;
поисковый алгоритм Л. Гровера;
Айзек Чуангпервый двухкубитный квантовый компьютер.
1900 г.- Макс Планк, открытие квантовых свойств
теплового излучения;
1930-е гг.- венгерский математик Джон фон Нейман
обратил внимание на возможность разработки квантовой
логики;
1980-е гг.- начало разработки теории квантовых
компьютеров (русский математик Ю. И. Манин,
американский физик П. Бенев, английский ученый
Д. Дойч, лауреат Нобелевской премии по физике
Р. Фейнман);
1994 г.- квантовый алгоритм факторизации П. Шора;
1996 г.- поисковый алгоритм Л. Гровера;
1998 г.- Айзек Чуанг, первый двухкубитный квантовый
компьютер.
На основе ионных ловушек.
квантовых компьютерах с ионной
ловушкой линейная последовательность ионов, представляющих кубиты, ограничена электрическим полем. Для того чтобы произвести однокубитовые квантовые операции, лазеры направляются на отдельные ионы. Двухкубитовые операции осуществляются при использовании лазера, направленного на отдельный кубит для создания колебания, которое распространяется по цепи ионов до второго кубита, где другой лазер останавливает движение и завершает двухкубитовую операцию. При данном методе требуется, чтобы ионы находились в предельно чистом вакууме при максимально низких температурах.
КК на основе ЯМР.
Преимущество метода использования ЯМР заключается в том, что его
можно применять при комнатной температуре. Тем более что технология
ЯМР в целом уже добилась некоторого успеха.
Суть метода в том, чтобы использовать макроскопическое количество
материи и закодировать квантовый бит в среднем состоянии спина
большего количества ядер. Состояниями спина можно управлять посредством магнитных полей, а среднее состояние спина можно измерить при помощи техники ЯМР. Основная проблема при
использовании этого метода заключается в трудностях при увеличении
квантового регистра. Мощность сигнала падает как 1/2n, где n – число
Классический компьютер хранит в памяти , которые за каждый такт работы процессора подвергаются изменению.
В квантовом компьютере в памяти (регистр состояния) хранятся значения , однако квантовая система находится в состоянии, являющемся всех базовых , и изменение квантового состояния системы, производимое квантовым процессором, касается базовых состояний одновременно.
Соответственно в квантовом компьютере вычислительная мощность достигается за счет реализации вычислений, причем теоретически квантовый компьютер
может работать в экспоненциальное число раз быстрее, чем классическая схема.
вантов й ко пь тер, б аго аря своим качества , способен раз о ить на но ите и не за , как совре енн е са е о н е , а за .
такоймашинойспецслужбымогутбыстровзломатьвз о ать любой,
самыйсложныйс о н й шифр.
настоя ее в е я в исс е ования квантовой криптогра ии вк а ва тся бо ь ие ср ства, и значите ьная часть
исследованийисс е ов ний осуществляетсяосу еств яется насредстваоборонных ведомствиспецслужбспецс у б.
Квантовые компьютеры. Суперкомпьютеры.
$200 милн. долларов
Что такое квантовые компьютеры?
Чем отличается обычный компьютер от квантового?
Как действуют кубиты?
В квантовых компьютерах скрыт большой потенциал. Они могут применяться во всех сферах современно жизни, облегчая вычисления и моделирование. Однако, и у них есть минусы.
+ Квантового компьютера
– Квантового компьютера
Для чего эти компьютеры создаются?
Квантовый компьютер –
Квантовый компьютер это вычислительное устройство, которое использует явления
квантовой механики (квантовая суперпозиция, квантовая
запутанность) для передачи и обработки данных.
Квантовый компьютер (в отличие от обычного) оперирует не
битами (способными принимать значение либо 0, либо 1), а
квантовыми битами – кубитами.
Принцип суперпозиции заключается в том, что кубит может
одновременно иметь значения и 0, и 1, причем каждое
состояние имеет определенную вероятность.
Содержание
■ Ведение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
■ Как все начиналось . . . . . . . . . . . . . . .
■ Устройство квантового компьютера . . . . . . .
■ Квантовые компьютеры сегодня . . . . . . . .
■ Применение квантового компьютера . . . . . .
■ Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ
КВАНТОВЫЕ
КОМПЬЮТЕРЫ
Подготовил: ученик 10 А класса
2021
Кайсин Марк
Устройство квантового компьютера
Теоретические модели квантового компьютера:
Компьютер на основе молекул органических
жидкостей и методов ядерно-магнитном резонанса
для управления кубитами;
На основе ионов, захваченных ионными
ловушками;
На основе зарядовых состояний куперовских пар;
На основе миниатюрных сверхпроводимых колец;
Компьютер на твердом теле.
«Сердце» квантового
компьютера из 7 кубит
Американский математик и физик венгерского
происхождения Иоганн фон Нейман (1903- 1957), автор
трудов по функциональному анализу, квантовой
механике, логике, метеорологии. Внес большой вклад в
создание первых ЭВМ и разработку методов их
применения. Его теория игр сыграла важную роль в
экономике.
Американский физик-теоретик Ричард Филлипс
Фейнман (1918-1988), лауреат Нобелевской премии по
физике 1965 года за фундаментальные работы в
области квантовой электродинамики. Разработал
математический аппарат, сыгравший первостепенную
роль в развитии квантовой теории поля.
Алгоритмы
• Алгоритм Шора – квантовый алгоритм факторизации (разложения числа
на простые множители), позволяющий разложить число M M за время
O(log3M), используя O(logM) логических кубитов. O(log 3M)
• Алгоритм Гровера позволяет найти решение уравнения f(x)=1, 0 ≤ x < N
за время O (
Квантовые компьютеры сегодня
■ D-Wave 2000Q (ограниченно квантовый компьютер)
Устройство квантового компьютера
■ Классический компьютер работает на основе транзисторов и
кремниевых чипов, используя для вычислений бинарный код
(единицы «1» и нули «0»). Изменения этих состояний можно легко
контролировать: объекты могут либо находиться в конкретном
месте, либо — не находится.
■ В квантовом компьютере вместо битов — кубиты.
■ Кубиты — это квантовые частицы, которые одновременно могут
находиться во всевозможных состояниях (в «1» и «0»
одновременно). И могу принимать промежуточное значение (на
34% «1»,на 66% «0»).
Разложение натурального числа на множители.
Основан на алгоритме Шора.
Значимость алгоритма заключается в том, что при использовании достаточно мощного квантового компьютера, он сделает возможным взлом криптографических систем с открытым ключом. К примеру, RSA использует открытый ключ N, являющийся произведением двух больших простых чисел. Один из способов взломать шифр RSA — найти множители N. При достаточно большом N это практически невозможно сделать, используя известные классические алгоритмы. Так как алгоритм Шора работает только на квантовом компьютере, в настоящее время не существует технических средств, позволяющих за полиномиальное время от длины числа разложить достаточно большое число на множители. Алгоритм Шора в свою очередь, используя возможности квантовых компьютеров, способен произвести факторизацию числа за полиномиальное время. Это может поставить под угрозу надёжность большинства криптосистем с открытым ключом, основанных на сложности проблемы факторизации чисел.
Как и другие алгоритмы для квантовых компьютеров, алгоритм Шора вероятностный: он даёт верный ответ с высокой вероятностью. Вероятность ошибки может быть уменьшена при повторном использовании алгоритма. Тем не менее, так как возможна проверка предложенного результата (в частности простоту числа) в полиномиальное время, алгоритм может быть модифицирован так, что ответ, полученный в полиномиальное время, будет верным с единичной вероятностью.
Алгоритм Шора был разработан Питером Шором в 1994 году. Семь лет спустя, в 2001 году, его работоспособность была продемонстрирована группой специалистов IBM. Число 15 было разложено на множители 3 и 5 при помощи квантового компьютера с 7 кубитами.
Квантовые компьютеры.
Как все начиналось
■ Точкой отсчета квантовой эры принято считать 1900 год, когда М.
Планк впервые выдвинул гипотезу о том, что энергия испускается и
поглощается не непрерывно, а отдельными квантами (порциями).
Идею подхватили и развили многие выдающиеся ученые того
времени — Бор, Эйнштейн, Гейзенберг, Шредингер, что, в конечном
счете, привело к созданию и развитию такой науки как квантовая
физика.
■ Идея о квантовых вычислениях была высказана Юрием Маниным
в 1980 году. Одна из первых моделей квантового компьютера была
предложена Ричардом Фейнманом в 1981 году. Вскоре Пол
Бениофф описал теоретические основы построения такого
компьютера.
Квантовый компьютер состоит из n кубит и позволяет проводить одно- и двухкубитовые операции над любым из них (или любой парой). Эти операции выполняются под воздействием импульсов внешнего поля, управляемого классическим компьютером.
Заключение
■ Полагаю, в ближайшие 15-20 лет квантовые компьютеры будут
достаточно распространены в важных для людей сферах. Это
медицина, экономика, банки, институты и научные центры. Так же
возможно изучение космоса с применением квантовых
компьютеров. Неплохо было бы знать об их устройстве и принципе
работы.
■ И возможно, если квантовые компьютеры будут достаточной
мощности вычисления, то смогут хоть немного, но предсказывать
исход тех или иных событий как на региональном уровне, так и
континентальном. Так что за квантовыми технологиями наше
будущее.
Взгляд в будущее
У квантовых компьютеров есть еще одна сфера применения,
огромное значение которой понятно уже сегодня, – создание
экспертных систем нового поколения.
Квантовый компьютер сможет не только накапливать, хранить
и обрабатывать информацию, но и производить с ней
операции, совершенно недоступные даже самым мощным
современным компьютерам.
Создание подобной экспертной системы произведет
крупнейший переворот в технике. Страна, которая первой
создаст такую экспертную систему, получит уникальный шанс
вырваться в лидеры в научно-технической гонке.
Появление квантовых компьютеров будет означать
революцию не только в вычислительной технике, но также и в
технике передачи информации, в организации принципиально
новых систем связи, и может быть началом развития новых,
пока неизвестных, областей Науки и Техники.
Перспективность квантовых счислений заключается в том, что квантовые
компьютеры смогут решать целые классы задач, которые сейчас
являются очень тяжелыми и трудно обрабатываемыми.
А что же станет с классическими компьютерами? Отомрут ли они? Вряд ли.
И для классических, и для квантовых компьютеров найдутся свои сферы
применения.
Внедрение квантовых компьютеров не приведет к решению принципиально
нерешаемых классических задач, а лишь ускорит некоторые
вычисления. Кроме того, станет возможна квантовая связь – передача
кубитов на расстояние, что приведет к возникновению своего рода
квантового Интернета. Квантовая связь позволит обеспечить
защищенное (законами квантовой механики) от подслушивания
соединение всех желающих друг с другом. Информация, хранимая в
квантовых базах данных, будет надежнее защищена от копирования, чем
сейчас. Фирмы, производящие программы для квантовых компьютеров,
смогут уберечь их от любого, в том числе и незаконного, копирования.
Устройство квантового компьютера
■ Вот как выглядит квантовый компьютер:
■ Мощность процессора зависит
от количества связанных между
собой кубитов. Больше – мощнее.
Но с количеством кубитов теряется
стабильность их связи.
Ведение
■ Квантовый компьютер – вычислительное устройство, которое
использует явления квантовой механики для передачи и обработки
данных. Квантовый компьютер использует для вычисления не
обычные (классические) алгоритмы, а процессы квантовой
природы, так называемые квантовые алгоритмы.
■ За счет этого резко вырастает скорость обработки вычислений:
решение логических задач, подбор определенной молекулы
вещества, предсказывание поведения того или иного предмета.
Немного истории
1900 г.- Макс Планк, открытие квантовых свойств теплового излучения;
1930-е гг.- венгерский математик Джон фон Нейман обратил внимание на
возможность разработки квантовой логики;
1980-е гг.- начало разработки теории квантовых компьютеров (русский
математик Ю. И. Манин, американский физик П. Бенев, английский ученый
Д. Дойч, лауреат Нобелевской премии по физике Р. Фейнман);
1994 г.- квантовый алгоритм факторизации П. Шора;
1996 г.- поисковый алгоритм Л. Гровера;
1998 г.- Айзек Чуанг, первый двухкубитный квантовый компьютер.
на основе ионных ловушек;
ядерного магнитного резонанса;
Свойство квантовых частиц быть
одновременно во многих состояниях
называется квантовым параллелизмом
3 кубита квантового регистра
против 3 битов классического
Каждый кубит может находиться в
суперпозиции “классически”
разрешённых состояний (верхняя
картинка), потому пространство
состояний регистра, состоящего
всего из трёх кубитов (правая
картинка), радикально “больше”
единственно возможного (на каждый
момент времени) состояния
регистра, построенного из трёх битов
классических
1
Введение
2
Как все начиналось
3
Устройство квантового компьютера
4
Квантовые компьютеры сегодня
4
5
Взгляд в будущее
К физической системе, реализующей полномасштабный квантовый компьютер (превосходящий по производительности любой классический компьютер), предъявляются следующие требования:
Возможность привести систему в точно известное начальное состояние;
Степень изоляции от внешней среды должна быть очень высока;
Обеспечение измерений с достаточно высокой надежностью состояния квантовой системы на выходе. Измерение конечного квантового состояния является одной из основных проблем квантовых вычислений.
Соседние файлы в папке Презентации (2011)
Квантовые компьютеры сегодня
■ IBM Q System One
В настоящее время.
В феврале 2007 года канадская компания D-Wave Systems представила первый работающий прототип
квантового компьютера Orion. Презентация
работающего в Ванкувере компьютера производилась в Силиконовой долине. Компьютер представлял собой 16-
кубитовый кремниевый чип, состоящий из кристалла
ниобия, помещенного в катушку индуктивности. Работа
квантового компьютера основана на измерении магнитных полей и переводу их изменений, вызванных
ниобием, в результат счисления. Этот компьютер
функционирует при температуре – 273,15 град Цельсия
охлаждается жидким гелием.
Работают над квантовыми компьютерами и в России.
Институт теоретической физики им. Ландау РАН и
Физико-технологический институт РАН проводят опыты с разной архитектурой квантовых компьютеров, с
Соседние файлы в папке Презентации (2010)
• Американский математик Питер Шор,
специалист в области квантовых
вычислений. Предложил квантовый
алгоритм быстрой факторизации
больших чисел.
• Американский математик Лов Гровер,
автор квантового алгоритма быстрого
поиска в базе данных.
Квантовые компьютеры сегодня
■ Google Sycamore
Устройство квантового компьютера
■ Наглядно это видно на картинке:
• Представьте, что на регистр осуществляется внешнее
воздействие, например, в часть пространства поданы
электрические импульсы или направлены лазерные
лучи. Если это классический регистр, импульс,
который можно рассматривать как вычислительную
операцию, изменит L переменных. Если же это
квантовый регистр, то тот же импульс может
одновременно преобразовать до 2L переменных.
Таким образом, квантовый регистр, в принципе,
способен обрабатывать информацию в 2L / L раз
быстрее по сравнению со своим классическим
аналогом.
Квантовый процессор на пяти кубитах от IBM
.themegallery.com
Квантовый процессор на пяти кубитах от IBM
Кубит.
(q-бит, кьюбит; от quantum bit) — квантовый разряд или наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере .
Кубиты могут быть «запутаны» друг с другом, то есть, на них может быть наложена ненаблюдаемая связь, выражающаяся в том, что при всяком измерении над одним из нескольких кубитов, остальные меняются согласованно с ним. То есть, совокупность запутанных между собой кубитов может интерпретироваться как заполненный квантовый регистр. Как и отдельный кубит, квантовый регистр гораздо более информативен. Он может находиться не только во
• Квантовый регистр устроен почти так же, как и классический. Это
цепочка квантовых битов, над которыми можно проводить одно- и
двухбитовые логические операции (подобно применению операций НЕ,
2И-НЕ и т.п. в классическом регистре).
• Двум значениям кубита могут соответствовать, например, основное и
возбужденное состояния атома, направления вверх и вниз спина
атомного ядра, направление тока в сверхпроводящем кольце, два
возможных положения электрона в полупроводнике и т.п.
Классический компьютер хранит в памяти L бит, которые за каждый такт работы
процессора подвергаются изменению.
В квантовом компьютере в памяти (регистр состояния) хранятся значения L
кубитов, однако квантовая система находится в состоянии, являющемся суперпозицией
всех базовых 2L состояний, и изменение квантового состояния системы, производимое
квантовым процессором, касается всех 2L базовых состояний одновременно.
Соответственно в квантовом компьютере вычислительная мощность достигается
за счет реализации параллельных вычислений, причем теоретически квантовый
компьютер может работать в экспоненциальное число раз быстрее, чем классическая
схема.
Квантовый компьютер, благодаря своим качествам, способен
разложить 250-значное число на множители не за 800 тысяч
лет, как современные самые мощные ЭВМ, а за 30 минут(!).
С такой машиной спецслужбы могут быстро взломать любой,
самый сложный шифр.
В настоящее время в исследования квантовой криптографии
вкладываются большие средства, и значительная часть
исследований осуществляется на средства оборонных
ведомств и спецслужб.
Поиск по базе данных.
Основан на алгоритме Гровера.
Алгоритм Гровера — квантовый алгоритм быстрого поиска в неупорядоченной базе данных. Алгоритм был разработан
Л. Гровером в 1996 году.
классической модели вычислений среди алгоритмов поиска наибыстрейшим из возможных является линейный поиск, требующий N времени. Доказано, что он является
наиболее быстрым квантовым алгоритмом для поиска в неупорядоченной базе данных. Также доказано, что не существует классических алгоритмов той же эффективности. Алгоритм Гровера обеспечивает квадратичный прирост скорости, в то время как некоторые другие квантовые алгоритмы, например, алгоритм факторизации Шора, дают экспоненциальный выигрыш по сравнению с соответствующими классическими алгоритмами. Но несмотря на это, квадратичный прирост значителен при достаточно больших значениях N.
Применение квантовых компьютеров
■ Ещё квантовые компьютеры отлично подходят для моделирования
сложных ситуаций, например, расчёта физических свойств новых
элементов на молекулярном уровне. Это, возможно, позволит
быстрее находить новые лекарства или решать сложные
ресурсоёмкие задачи.
■ Сейчас квантовые компьютеры всего этого не умеют — они
слишком сложные в производстве и очень нестабильные в работе.
Максимум, что можно пока сделать, — заточить квантовый
компьютер под единственный алгоритм, чтобы получить на нём
колоссальный выигрыш в производительности. Как раз для этих
целей их и закупают крупнейшие компании — чтобы быстрее
решать одну-две самые важные для себя задачи.
Физики из России и США создали первый 51-кубитный квантовый компьютер
14.07.2017г
Физики из России и США
создали первый 51-кубитный
квантовый компьютер
Устройство пока является самой сложной вычислительной системой такого рода,
заявил профессор Гарвардского университета, основатель Российского квантового
центра (РКЦ) Михаил Лукин.
Как обнаружили российские и американские ученые, набор атомов, удерживаемых
внутри специальных лазерных “клеток” и охлажденных до сверхнизких температур,
можно использовать в качестве кубитов квантового компьютера, сохраняющих
стабильность работы при достаточно широком наборе условий. Это позволило
физикам создать пока самый большой квантовый вычислитель из 51 кубита.
Используя набор подобных кубитов, команда Лукина уже решила несколько
физических задач, чрезвычайно сложных для моделирования при помощи
“классических” суперкомпьютеров. К примеру, российские и американские ученые
смогли просчитать то, как ведет себя большое облако частиц, связанных между
собой, обнаружить ранее неизвестные эффекты, возникающие внутри него.
Оказалось, что при затухании возбуждения в системе могут остаться и удерживаться
фактически бесконечно некоторые типы колебаний, о чем раньше ученые
не подозревали.
Квантовые компьютеры сегодня
Прототипы квантовых компьютеров существуют уже сегодня. Правда, пока что
экспериментально удается собирать лишь небольшие регистры, состоящие всего
из нескольких квантовых битов. К сожалению, существующие квантовые системы
еще не способны обеспечить надежные вычисления, так как они либо
недостаточно управляемы, либо очень подвержены влиянию шумов. Однако
физических запретов на построение эффективного квантового компьютера нет,
необходимо лишь преодолеть технологические трудности.
2001 г. – корпорация IBM создала управляемый
ядерно-магнитным резонансом (ЯМР) квантовый
компьютер из 7 кубит, реализующий факторизацию
числа 15 посредством алгоритма Шора.
Февраль 2007 г. – Канадская компания D-Wave заявила о создании
первого в истории образца коммерческого квантового компьютера,
состоящего из 16 кубит. Однако информация об этом устройстве не
отвечала строгим требованиям точного научного сообщения; новость не
получила научного признания.
Компьютер на основе молекул органических жидкостей и методов ядерно-магнитном резонанса для управления кубитами;
На основе ионов, захваченных ионными ловушками;
«Сердце» квантового компьютера из 7 кубит
Ноябрь 2009 г. – Создана модель программируемого
квантового процессора.
Физики из Национального института стандартов и технологий
(США) реализовали обширный набор «программ» на базе двух
кубит, представленных ионами бериллия.
Январь 2010 г. – Примитивный квантовый компьютер был
использован для расчета энергии молекулы водорода.
Физикам из Гарвардского университета (США) и Университета
Квинсленда (Австралия) удалось реализовать алгоритм вычисления
энергии основного и возбужденных состояний молекулы Н2,
задействовав в экспериментах всего два фотонных кубита.
Работают над квантовыми компьютерами и в России. Институт теоретической
физики им. Ландау РАН и Физико-технологический институт РАН проводят опыты
с разной архитектурой квантовых компьютеров и с различными материалами.
Применение квантовых компьютеров
■ Одно из самых важных применений квантового компьютера сейчас
— разложение на простые числа. Дело в том, что вся современная
криптография основана на том, что никто не сможет быстро
разложить число из 30–40 знаков (или больше) на простые
множители. На обычном компьютере на это уйдёт миллиарды лет.
Квантовый компьютер сможет это сделать примерно за 18 секунд.
■ Это означает, что тайн больше не будет, потому что любые
алгоритмы шифрования можно будет сразу взломать и получить
доступ к чему угодно. Это касается всего — от банковских
переводов до сообщений в мессенджере. Возможно, наступит
интересный момент, когда обычное шифрование перестанет
работать, а квантовое шифрование ещё не изобретут.
Квантовый регистр
состояния
Управляющий
компьютер
Квантовый процессор
(унитарные
преобразования над
кубитами)
Генератор импульсов, воздействующих на
кубиты
• Схема квантового компьютера
Устройство для
измерения состояния
кубитов
Схематическая структура
квантового компьютера
Квантовый
регистр
состояния
Квантовый
процессор
(унитарные
преобразования
над кубитами)
Управляющий
компьютер
Генератор импульсов,
воздействующих на кубиты
Устройство для
измерения
состояния
кубитов
Квантовый компьютер состоит из n кубит и позволяет проводить однои двухкубитовые операции над любым из них (или любой парой). Эти
операции выполняются под воздействием импульсов внешнего поля,
управляемого классическим компьютером.
Квантовый процессор на девяти кубитах
Квантовый процессор на девяти кубитах
«Квантовые компьютеры»
Подготовил студент
ПОЧУ Мурманский Кооперативный техникум
группы ЗИ
Гаврилов Илья Иванович
Соседние файлы в папке Презентации (2011)_2
Квантовые вычисления.
Идея квантовых вычислений состоит в том, что квантовая система из
двухуровневых квантовых элементов (квантовых битов, кубитов) имеет 2
линейно независимых состояний, а значит, вследствие принципа
квантовой суперпозиции, пространством состояний такого квантового
регистра является 2-мерное гильбертово пространство. Операция в
квантовых вычислениях соответствует повороту вектора состояния
регистра в этом пространстве. Таким образом, квантовое вычислительное
устройство размером кубит может выполнять параллельно 2операций.
Немного истории.
Хью Эверетт III (англ. Hugh Everett III , 11 ноября 1930 — 19 июля 1982)
В 1957 году предложил оригинальное объяснение квантовым эффектам. Он заявил, что подобные эффекты вызывают теневые фотоны, то есть фотоны, которые принадлежат другим вселенным.
Ричард Филлипс Фейнман (Фаайнман) (англ. Richard Phillips Feynman; 11 мая 1918 — 15 февраля 1988)
В 1982 году предложил использовать многомировую интерпретацию Эверетта для создания вычислительных машин.
Питер Шор(англ. Peter Shor)
1994 году предложил эффективный квантовый алгоритм для сложных вычислений, которые могут использоваться, к примеру, для взламывания систем шифрования информации. Алгоритм Шора позволяет за короткий промежуток времени решать на квантовом компьютере задачи, с которыми не могут справиться современные компьютеры.
Лов Гровер (англ. Lov Kumar Grover)
В 1996 году предложил квантовый алгоритм быстрого поиска в неупорядоченной базе данных.
