Квантовый компьютер
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
?е кубитов уровней энергии ионов, захваченных ионными ловушками, создаваемыми в вакууме определенной конфигурацией электрического поля в условиях лазерного охлаждения их до микрокельвиновых температур.
Взаимодействие между заряженными ионами в одномерной цепочке этих ловушек осуществляется посредством возбуждения их коллективного движения, а индивидуальное управление ими с помощью лазеров инфракрасного диапазона. Первый прототип квантового компьютера на этих принципах был предложен австрийскими физиками И. Цираком и П. Цоллером в 1995 году. В настоящее время интенсивные экспериментальные работы ведутся в National Institute of Standards and Technology в США. Преимущество такого подхода состоит в сравнительно простом индивидуальном управлении отдельными кубитами. Основными недостатками этого типа квантовых компьютеров являются необходимость создания сверхнизких температур, обеспечение устойчивости состояний ионов в цепочке и ограниченность возможного числа кубитов значением .
Заключение
квантовый вычисление компьютер бит
Квантовые вычисления - это новейшее направление, способное в корне изменить наши представления о вычислениях, программировании и теории сложности. Разработка новых приёмов программирования для квантовых компьютеров - важнейшая задача для программистов и других специалистов. Квантовая запутанность и фазовые компенсации открывают принципиально новые вычислительные возможности. Программирование больше не состоит из простого пошагового составления алгоритма, а требует новых приёмов, например, фазовых преобразований, смешивания и распределения амплитуд для получения полезных выходных данных.
Конечно, пока существуют очень сложные физические проблемы, которые нужно будет преодолеть. Без этого нельзя будет построить практический полезный работающий квантовый компьютер. Декогерентность, т.е. искажение квантового состояния из-за взаимодействия с окружающей средой - ключевая проблема. С развитием квантовой коррекции ошибок в области устранения декогерентности был совершен прорыв, но больше с алгоритмической стороны, чем с физической. Во многих научных работах уже описаны некоторые из применяемых методов коррекции ошибок. Дальнейшие продвижения в области квантовой коррекции ошибок и развитие устойчивых к ошибкам алгоритмов будут также важны для развития квантовых компьютеров, как и успехи в создании квантовых битов.
Источники
1.Манин Ю.И. Вычислимое и невычислимое. - М.: Советское Радио, 1980.
2.Фейнман Р. Моделирование физики на компьютерах. Сборник Квантовый компьютер и квантовые вычисления Выпуск 2. - Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 1999.
.Фейнман Р. Квантомеханические компьютеры. Сборник Квантовый компьютер и квантовые вычисления Выпуск 2. - Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 1999.
.Валиев К.А. Кокин А.А. Квантовые компьютеры: надежды и реальность. - Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 2001
.Риффель Э. Полак В. Основы квантовых вычислений. Научный журнал Квантовый компьютер и квантовые вычисления №1. - 2000
6.
7.
8.
Приложение. Технические достижения в области квантовых компьютеров
Представлена модель оптоволоконного квантового логического вентиля
Группа английских специалистов реализовала двухвходовый квантовый логический элемент на базе оптоволокна, произведенного с применением фотонных кристаллов.
Созданный элемент контролируемого отрицания функционирует следующим образом: на первый вход подается управляющий кубит, а на второй - управляемый; если управляющий кубит находится в состоянии 1, тогда над управляемым проводится операция отрицания. В противном случае кубиты подаются на выход без изменений. На физическом уровне состояние кубитов определяется направлением поляризации фотонов.
Источником фотонов послужил титан-сапфировый лазер, а для их регистрации на выходе применялись кремниевые лавинные фотодиоды. По словам исследователей, надежность работы системы составила около 90 процентов. Путем несложных расчетов мы установили, что в возникновении основной массы ошибок виноват источник фотонов; логический же элемент функционирует очень точно, - добавляет один из авторов работы профессор Джереми ОБрайен из Бристольского университета.
По мнению ученых, подобные оптоволоконные логические вентили могут найти применение как на практике (при создании квантовых компьютеров), так и в фундаментальных исследованиях в области квантовой оптики.
Рис. 1. Примеры структуры оптоволокна, производимого на базе фотонных кристаллов американской компанией Newport
Ионная ловушка нового типа - перспективная модель одного из ключевых блоков квантового компьютера
Физики Национального института стандартов и технологий США - NIST (National Institute of Standards and Technology) продемонстрировали новую конструкцию ионной ловушки, в которой ионы, перемещаясь через все пересечения зон, практически не меняют температуры (энергии).
Новое устройство является серьезным шагом вперед в создании квантовых компьютеров на ионах (электрически заряженных атомах) - потенциально сверхмощных машин для скоростных вычислений, столь необходимых для кодирования и шифрования данных.
Статья научной группы готовится к публ?/p>