Квантові комп’ютери

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ФІЗИЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ФІЗИКИ НАПІВПРОВІДНИКІВ

БІЛАНИЧ РОСТИСЛАВ МИХАЙЛОВИЧ

КВАНТОВІ КОМП’ЮТЕРИ

Курсоваробота

Викладач:

Молнар О.О.

Ужгород-2006

ВСТУП

РОЗДІЛ 1. ІСТОРІЯ ВИНИКНЕННЯ КВАНТОВИХ КОМП’ЮТЕРІВ

1.1.Історія виникнення квантових комп’ютерів

1.2.Структура квантових комп’ютерів

1.2.1.Квантовий біт

1.2.2.Квантовий регістр

1.3.Принципи роботи квантового комп’ютера

РОЗДІЛ 2.КВАНТОВИЙ КОМП’ЮТЕР НА ЯДЕРНИХ СПІНАХ У КРЕМНІЮ

2.1.Особливості кубітів

2.1.1.Конструкція кубіта

2.1.2.Індивідуалізація кубітів і однокубітні операції

2.1.3.Взаємодія кубітів і двохкубітні операції

РОЗДІЛ 3.КВАНТОВИЙ КОМП’ЮТЕР НА ЕЛЕКТРОННОМУ СПІНОВОМУ РЕЗОНАНСІ В СТРУКТУРАХ Ge–Si

3.1.Відмінності квантового комп’ютера з електронним спіновим резонансом(ЕСР

3.2.Конструкція ЕСР кубіта

3.3.Логічні операції з кубітами

3.3.1.Однокубітні операції

3.3.2.Двохкубітні операції

3.4.Детектування спінового резонансу МДН транзисторами

3.5.Вплив орієнтації підкладки кремнію

РОЗДІЛ 4.НАДПРОВІДНИКОВИЙ СУПЕРКОМП’ЮТЕР

4.1.Стаціонарний ефект Джозефсона

4.2.Реалізація джозефсонівського переходу

ВИСНОВОК

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ВСТУП

Використовуючи закони квантової механіки, можна створити принципово новий тип обчислювальних машин, що дозволять вирішувати деякі задачі, недоступні навіть самим потужним сучасним супер комп’ютерам. Різко зросте швидкість багатьох складних обчислень; повідомлення, послані по лініях квантового зв’язку, неможливо буде ні перехопити, ні скопіювати. Сьогодні вже створені прототипи цих квантових комп’ютерів майбутнього.

21 грудня 2001 року в Хосе (Каліфорнія) учені дослідницького центру ІBM Алмейден вирішили найскладнішу на сьогоднішній день проблему квантового комп'ютера. Вони перетворили в квантовий комп'ютер розрядністю сім кубітів мільярди створених ними в пробірці молекул. Цей комп'ютер зміг вирішити досить простий варіант математичної задачі, що займає центральне місце в багатьох сучасних криптографічних системах захисту даних.

Метою даної курсової роботи є огляд основних джерел по темі "Квантові комп’ютери" .

РОЗДІЛ 1

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО КВАНТОВІ КОМП’ЮТЕРИ

1.1.Історія виникнення квантових комп’ютерів

Тільки до середини 1990-х років теорія квантових комп’ютерів і квантових обчислень затвердилася як нова область науки. Як це часто буває з великими ідеями, складно виділити першовідкривача. Очевидно, першим звернув увагу на можливість розробки квантової логіки угорський математик І. фон Нейман. Однак у той час ще не були створені не те що квантові, але і звичайні, класичні, комп’ютери. А з появою останніх основні зусилля учених виявилися спрямовані в першу чергу на пошук і розробку для них нових елементів (транзисторів, а потім і інтегральних схем), а не на створення принципово інших обчислювальних пристроїв.

Велику увагу до проблеми розробки квантових комп’ютерів звернув лауреат Нобелівської премії по фізиці Р.Фейнман [1]. Завдяки його авторитетному закликові число фахівців, що звернули увагу на квантові обчислення, збільшилося в багато разів.

І все-таки довгий час залишалось неясним, чи можна використовувати гіпотетичну обчислювальну потужність квантового комп’ютера для прискорення рішення практичних задач. Але от у 1994 році американський математик, співробітник фірми Lucent Technologіes (США) П. Шор приголомшив науковий світ, запропонувавши квантовий алгоритм, що дозволяє проводити швидку факторизацію великих чисел. У порівнянні з кращим з відомих на сьогодні класичних методів квантовий алгоритм Шора дає багаторазове прискорення обчислень.

У 1996 році колега Шора по роботі в Lucent Technologіes Л. Гровер запропонував квантовий алгоритм швидкого пошуку в неупорядкованій базі даних. (Приклад такої бази даних - телефонна книга, у якій прізвища абонентів розташовані не за алфавітом, а довільним образом.) Задача пошуку, вибору оптимального елемента серед численних варіантів дуже часто зустрічається в економічних, військових, інженерних задачах, у комп’ютерних іграх. Алгоритм Гровера дозволяє не тільки прискорити процес пошуку, але і збільшити приблизно в два рази число параметрів, що враховуються при виборі оптимуму.

Реальному створенню квантових комп’ютерів перешкоджала, власне кажучи, єдина серйозна проблема - помилки, або перешкоди. Справа в тім, що той самий рівень перешкод набагато інтенсивніше псує процес квантових обчислень, ніж класичних. Шляхи рішення цієї проблеми намітив у 1995 році П. Шор, розробивши схему кодування квантових станів і корекції в них помилок.

1.2.Структура квантових комп’ютерів

1.2.1.Квантовий біт. Основна комірка квантового комп’ютера - квантовий біт, або, скорочено, кубіт (q-біт) [2]. Це квантова частинка, що має два базових стани, які позначаються 0 і 1. Двом значенням кубіта можуть відповідати, наприклад, основний і збуджений стани атома, антипаралельні напрямки спіну атомного ядра, напрямок струму у надпровідному кільці, два можливих положення електрона в напівпровіднику і т.п.

1.2.2.Квантовий регістр. Квантовий

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать