Kvantumszámítógép

A kvantumszámítógép olyan számítástechnikai eszköz , amely a kvantummechanika jelenségeit ( kvantum szuperpozíció , kvantumösszefonódás ) használja adatok továbbítására és feldolgozására. A kvantumszámítógép (a hagyományostól eltérően) nem bitekkel működik (amelyek 0 vagy 1 értéket vehetnek fel), hanem olyan qubitekkel , amelyek egyszerre 0 és 1 értékkel rendelkeznek. Elméletileg ez lehetővé teszi a feldolgozást minden lehetséges állapotot egyszerre, jelentős előnyt ( kvantumfölényt ) érve el a közönséges számítógépekkel szemben számos algoritmusban [1] .

A teljes értékű univerzális kvantumszámítógép még mindig hipotetikus eszköz, amelynek megépítésének maga a lehetősége a kvantumelmélet komoly fejlődéséhez kapcsolódik számos részecske és összetett kísérlet terén; az ezen a területen elért fejlemények a modern fizika legújabb felfedezéseihez és vívmányaihoz kapcsolódnak . A 2010-es évek végén csak néhány kísérleti rendszert valósítottak meg gyakorlatilag, amelyek alacsony bonyolultságú rögzített algoritmusokat hajtottak végre.

Az első gyakorlati magas szintű programozási nyelv az ilyen típusú számítógépekhez a Quipper , amely Haskell [2] alapú (lásd: Kvantumprogramozás ).

Bevezetés

A kvantumszámítástechnika története az 1980-as évek elején kezdődött, amikor Paul Benioff fizikus 1980-ban javasolta a Turing-gép kvantummechanikai modelljét.

A kvantumszámítás gondolatát Jurij Manin is kifejezte 1980 -ban [3] .

A kvantumszámítógép egyik első modelljét Richard Feynman javasolta [4] 1981-ben. Paul Benioff hamarosan leírta egy ilyen számítógép felépítésének elméleti alapjait [5] .

Ezenkívül a kvantumszámítógép koncepcióját 1983-ban Steven Wiesner javasolta egy cikkében, amelyet korábban több mint egy évtizede próbált publikálni [6] [7] .

A kvantumszámítógép igénye akkor merül fel, amikor a fizika módszereivel próbálunk a biológiaihoz hasonló összetett, sokszemcsés rendszereket vizsgálni. Az ilyen rendszerek kvantumállapotainak tere exponenciálisan növekszik az őket alkotó valós részecskék számától, ami lehetetlenné teszi viselkedésük modellezését klasszikus számítógépeken már . Ezért Wiesner és Feynman kifejezte egy kvantumszámítógép felépítésének ötletét. $n$ $n=10$

A kvantumszámítógép nem közönséges (klasszikus) algoritmusokat használ a számításokhoz, hanem kvantum jellegű folyamatokat, az úgynevezett kvantum algoritmusokat , amelyek kvantummechanikai hatásokat, például kvantumpárhuzamot és kvantumösszefonódást használnak .

Ha egy klasszikus processzor minden pillanatban pontosan az egyik állapotban lehet ( Dirac-jelölés ), akkor a kvantumprocesszor minden pillanatban egyszerre van ezekben az alapállapotokban, és minden állapotban megvan a maga komplex amplitúdója . Ezt a kvantumállapotot az adott klasszikus állapotok " kvantum-szuperpozíciójának " nevezzük, és a következőképpen jelöljük. $|0\rangle ,|1\rangle ,\ldots ,|N-1\rangle$ $|j\rangle$ $\lambda _{j}$

|\Psi \rangle =\sum \limits _{{j=0}}^{{N-1}}\lambda _{j}|j\rangle .

Az alapállapotoknak bonyolultabb formája is lehet. Ezután a kvantum-szuperpozíciót például a következőképpen szemléltethetjük: „Képzeljünk el egy atomot, amely egy bizonyos időn belül radioaktív bomláson megy keresztül. Vagy ne legyen kitéve. Arra számíthatunk, hogy ennek az atomnak csak két lehetséges állapota van: „bomlás” és „nem-bomlás”, <…> de a kvantummechanikában egy atomnak lehet valamilyen kombinált állapota - „bomlás-nem-bomlás”, azaz , sem az egyik, sem a másik , hanem a között. Ezt az állapotot „szuperpozíciónak” nevezik [8] .

Egy kvantumállapot az időben két alapvetően eltérő módon változhat: $|\psi\rangle$

Unitárius kvantumművelet (quantum gate, angolul quantum gate ), a továbbiakban egyszerűen művelet.
Mérés (megfigyelés).

Ha a klasszikus állapotok egy elektroncsoport térbeli helyzetei a kvantumpontokban , amelyeket egy külső tér szabályoz , akkor az unitárius művelet a Schrödinger-egyenlet megoldása erre a potenciálra. $|j\rangle$ $V$

A mérés egy valószínűségi változó, amely értékeket vesz fel valószínűségekkel, ill. Ez a kvantummechanikai Born-szabály . A mérés az egyetlen módja annak, hogy információt szerezzünk egy kvantumállapotról, mivel az értékek közvetlenül hozzáférhetetlenek számunkra. A kvantumállapot mérése nem redukálható egységes Schrödinger-evolúcióra, mivel az utóbbitól eltérően visszafordíthatatlan. A mérés során a hullámfüggvény összeomlása következik be , melynek fizikai természete nem teljesen tisztázott. A számítás során végzett spontán káros állapotmérés dekoherenciához, azaz az egységes evolúciótól való eltéréshez vezet, ami a kvantumszámítógép felépítésének legfőbb akadálya (lásd a kvantumszámítógépek fizikai megvalósításait ). $|j\rangle ,\ j=0,1,\ldots ,N-1$ $|\lambda _{j}|^{2}$ $\lambda _{j}$ $|\psi\rangle$

A kvantumszámítás egyszerű típusú egységes műveletek sorozata, amelyeket egy klasszikus vezérlő számítógép vezérel (egy, két vagy három qubiten ). A számítás végén megmérjük a kvantumprocesszor állapotát, ami megadja a számítás kívánt eredményét.

A „kvantumpárhuzam” fogalmának tartalma a számítástechnikában a következőképpen tárható fel: „A számítási folyamatban lévő adatok kvantuminformáció, amely a folyamat végén a kvantumregiszter végső állapotának mérésével klasszikus információvá alakul át. . A kvantumalgoritmusok nyeresége annak köszönhető, hogy egy kvantumművelet alkalmazásakor nagyszámú kvantumállapotok szuperpozíciós együtthatója transzformálódik egyszerre, amelyek virtuális formában klasszikus információkat tartalmaznak” [9] .

Elmélet

Qubit

A kvantumszámítás lényege, hogy egy L kétszintű kvantumelemből (kvantumbitekből, qubitekből ) álló kvantumrendszernek 2 L lineárisan független állapota van, ami azt jelenti, hogy a kvantum-szuperpozíció elve miatt az állapottere egy ilyen A kvantumregiszter egy 2 L - dimenziós Hilbert tér . Egy művelet a kvantumszámításban egy regiszter állapotvektorának forgatásának felel meg ebben a térben. Így egy L qubit méretű kvantumszámítógép valójában 2 L klasszikus állapotot használ egyszerre.

A qubiteket megvalósító fizikai rendszer bármilyen objektum lehet, amelynek két kvantumállapota van: fotonok polarizációs állapota , izolált atomok vagy ionok elektronállapotai , atommagok spinállapotai stb.

Egy klasszikus bit a vagy állapotok egyikében lehet . A qubitnek nevezett kvantumbit olyan állapotban van , hogy | a |² és | b |² annak valószínűsége, hogy ennek az állapotnak a mérésekor 0-t vagy 1-et kapunk; ; | a |² + | b |² = 1. Közvetlenül a mérés után a qubit a klasszikus eredménynek megfelelő kvantum alapállapotba kerül. $|0\tartomány$ $|1\tartomány$ $|\psi \rangle =a\,|0\rangle +b\,|1\rangle$ $a,b\in \mathbb {C}$

Példa:

Van egy kubit kvantumállapotban

{\tfrac {4}{5}}\,|0\rangle -{\tfrac {3}{5}}\,|1\rangle

Ebben az esetben a valószínűség, hogy a mérés során

0	van	(4/5)² = 16/25	= 0,64,
egy	van	(−3/5)² = 9/25	= 0,36.

Ebben az esetben a méréskor 0,64-es valószínűséggel 0-t kaptunk. A mérés eredményeként a qubit új kvantumállapotba kerül , azaz a következő méréskor egységes valószínűséggel 0-t kapunk (feltételezzük, hogy alapértelmezésben az unitárius művelet azonos, valós rendszerekben ez nem mindig van így).

|0\tartomány

Egy példa a kvantummechanikából: a foton két polarizáció szuperpozíciójának állapotában van. Ez az állapot egy vektor egy kétdimenziós síkban, amelyben a koordinátarendszer két merőleges tengelyként ábrázolható, tehát ezekre a tengelyekre vetületek vannak ; a mérés egyszer s mindenkorra összeomolja a foton állapotát a vagy állapotok egyikébe , és az összeomlás valószínűsége egyenlő a megfelelő vetület négyzetével. A teljes valószínűséget a Pitagorasz-tételből kapjuk . Két qubites rendszerre váltva mindegyik mérése 0-t vagy 1-et adhat. Ezért a rendszernek 4 klasszikus állapota van: 00, 01, 10 és 11. Hozzájuk hasonló alapkvantumállapotok: . És végül a rendszer általános kvantumállapotának alakja . Most | a |² a 00 stb. mérési valószínűség . Vegye figyelembe, hogy | a |² + | b |² + | c |² + | d |² = 1 teljes valószínűségként. $|\psi\rangle$ $a$ $b$ $|\psi\rangle$ $|0\tartomány$ $|1\tartomány$ $|00\rangle ,|01\rangle ,|10\rangle ,|11\rangle$ $|\Psi \rangle =a\,|00\rangle +b\,|01\rangle +c\,|10\rangle +d\,|11\rangle$

Ha egy állapotú kvantumrendszernek csak az első qubitjét mérjük , akkor a következőt kapjuk: $|\psi\rangle$

nagy valószínűséggel az első qubit az állapotba kerül , a második pedig az állapotba , $p_{0}=|a|^{2}+|b|^{2}$ $|0\tartomány$ ${\tfrac {1}{\sqrt {|a|^{2}+|b|^{2))))(a\,|0\rangle +b\,|1\rangle )$
Valószínűleg az első qubit az állapotba kerül , a második pedig az állapotba . $p_{1}=|c|^{2}+|d|^{2}$ $|1\tartomány$ ${\tfrac {1}{\sqrt {|c|^{2}+|d|^{2))))(c\,|0\rangle +d\,|1\rangle )$

Az első esetben a mérés az állapotot adja meg, a második esetben az állapotot . $|\Psi _{0}\rangle =|0\rangle \otimes {\tfrac {1}{\sqrt {|a|^{2}+|b|^{2))))(a\ ,|0\rangle +b\,|1\rangle )$ $|\Psi _{1}\rangle =|1\rangle \otimes {\tfrac {1}{\sqrt {|c|^{2}+|d|^{2))))(c\ ,|0\rangle +d\,|1\rangle )$

Egy ilyen mérés eredménye nem írható fel vektorként a Hilbert állapottérbe. Az ilyen állapotot, amelyben a tudatlanságunkról van szó, hogy mi lesz az eredmény az első qubiten, kevert állapotnak nevezzük . Esetünkben az ilyen kevert állapotot a kezdeti állapot második qubitre való vetületének nevezzük, és egy formájú sűrűségmátrixként írjuk fel , ahol az állapotsűrűség mátrixot a következőképpen határozzuk meg . $|\psi\rangle$ $\rho _{2}=p_{0}\rho _{\Psi _{0}}+p_{1}\rho _{\Psi _{1}}$ $|\psi\rangle$ $|\psi \rangle \langle \psi |$

Általában egy L qubitből álló rendszernek 2 L klasszikus állapota van (00000… ( L nullák), …00001 ( L számjegy), … , 11111… ( L egyesek)), amelyek mindegyike 0–1 valószínűséggel mérhető.

Így egy qubit-csoporton végzett művelet azonnal kiszámításra kerül az összes lehetséges értéken, ellentétben a klasszikus bitcsoportokkal, amikor csak egy aktuális érték használható. Ez példátlan párhuzamosságot biztosít a számításokban.

Számítás

Egy kvantumszámítógépen egy egyszerűsített számítási séma így néz ki: egy qubit rendszert veszünk fel, amelyen rögzítjük a kezdeti állapotot. Ezután a rendszer vagy alrendszereinek állapota meghatározott logikai műveleteket végrehajtó egységes transzformációkkal megváltozik . A végén megmérik az értéket, és ez a számítógép eredménye. A klasszikus számítógép vezetékeinek szerepét a qubitek , a klasszikus számítógép logikai blokkjainak szerepét egységes transzformációk játsszák . A kvantumprocesszor és a kvantumlogikai kapuk ilyen koncepcióját David Deutsch javasolta 1989-ben . David Deutsch 1995-ben talált egy univerzális logikai blokkot, amellyel bármilyen kvantumszámítást elvégezhet.

Kiderült, hogy két alapművelet elegendő bármilyen számítás elkészítéséhez. A kvantumrendszer csak bizonyos valószínűséggel ad helyes eredményt. De az algoritmus műveleteinek kismértékű növekedése miatt tetszőlegesen eggyel növelheti a helyes eredmény elérésének valószínűségét.

Az alapvető kvantumműveletek segítségével szimulálható a közönséges logikai elemek működése, amelyekből a közönséges számítógépek készülnek. Ezért minden olyan probléma, amelyet most megoldanak, bármelyik kvantumszámítógép megoldja, és majdnem ugyanannyi idő alatt [10] .

A legtöbb modern számítógép ugyanígy működik: n bit memóriatárolási állapot, és a processzor minden órajel ciklusban megváltoztatja. Kvantumesetben egy n qubitből álló rendszer olyan állapotban van, amely az összes alapállapot szuperpozíciója, így a rendszer megváltoztatása mind a 2n alapállapotra egyszerre hat. Elméletileg az új séma sokkal (exponenciálisan többszörösen) gyorsabban működhet, mint a klasszikus. A gyakorlatban például Grover kvantumadatbázis- kereső algoritmusa négyzetes teljesítménynövekedést mutat a klasszikus algoritmusokkal szemben.

Algoritmusok

Alapvető kvantum algoritmusok:

Grover-algoritmus : lehetővé teszi, hogy időben megoldást találjon egy egyenletre ; $f(x)=1,\ 0\leqslant x<N$ $O({\sqrt {N)))$
Shor algoritmusa : lehetővé teszi egy n természetes szám prímtényezőkké alakítását polinomiális időben log  n -ben ;
a Zalka-Wiesner algoritmus lehetővé teszi a részecskék kvantumrendszerének egységes evolúcióját szinte lineáris időben qubitek segítségével; $n$ $Tovább)$
a Deutsch-Joji algoritmus lehetővé teszi "egy számításban" annak meghatározását, hogy az f ( n ) bináris változó függvénye állandó ( f 1 ( n ) = 0, f 2 ( n ) = 1 n -től függetlenül ) vagy "kiegyensúlyozott" " ( f 3 ( 0) = 0, f 3 (1) = 1, f 4 (0) = 1, f 4 (1) = 0);
Simon algoritmusa exponenciálisan gyorsabbanoldja meg a fekete doboz problémát, mint bármely klasszikus algoritmus, beleértve a valószínűségi algoritmusokat is.

Kimutatták, hogy nem minden algoritmus képes "kvantumgyorsításra". Ezenkívül nagyon ritka a kvantumgyorsulás megszerzésének lehetősége egy tetszőleges klasszikus algoritmushoz [11] .

Példa a CNOT művelet megvalósítására egy elektron töltési állapotaira kvantumpontokban

Bármilyen kvantumművelet megvalósítható egy irányított negációs ( CNOT ) logikai kapu segítségével és egyetlen qubit állapotának megfordításával [12] [13] .

Egy qubit elektronként ábrázolható egy duplalyukú potenciálban, ami azt jelenti, hogy a bal és a jobb oldalon van. Ezt töltési állapotú qubitnek nevezzük. Egy ilyen elektron kvantumállapotának általános képe: . Időfüggősége az amplitúdók időfüggése ; a forma Schrödinger-egyenlete adja meg , ahol az azonos típusú kutak és a hermitianitás miatt a Hamilton -féle alakja van valamilyen állandónak , így a vektor ennek a 0 sajátértékű Hamilton-egyenletnek a sajátvektora (az ún. alapállapotnak nevezzük), és ez az értékkel rendelkező sajátvektor (az első gerjesztett állapot). Itt nincs más (bizonyos energiaértékű) sajátállapot, mivel a problémánk kétdimenziós. $|0\tartomány$ $|1\tartomány$ $|\Psi \rangle =\lambda _{0}|0\rangle +\lambda _{1}|1\rangle$ ${\displaystyle \lambda _{0},\lambda _{1))$ $i\hbar {\tfrac {\partial }{\partial t))\Psi =H\Psi$ $H$ ${\begin{pmatrix}a&-a\\-a&a\end{pmatrix}}$ $a$ $|{\tilde {0}}\rangle ={\tfrac {1}{\sqrt {2}}}(|0\rangle +|1\rangle )$ $|{\tilde {1}}\rangle ={\tfrac {1}{\sqrt {2}}}(|0\rangle -|1\rangle )$ $2a$

Mivel minden állapot idővel átmegy az állapotba , akkor a NOT művelet végrehajtásához (az átmenet és fordítva, elég csak kivárni az időt . Vagyis a NOT művelet egyszerűen a qubit természetes kvantumevolúciójával valósul meg , feltéve, hogy a külső potenciál kettős lyukú szerkezetet határoz meg; ez kvantumpont technológia segítségével történik. $|\psi\rangle$ $t$ $\lambda _{0}\exp(0t)|{\tilde {0}}\rangle +\lambda _{1}\exp(-2at/\hbar )|{\tilde {1}}\rangle$ $|0\rangle \to |1\rangle$ $t=\pi \hbar /(2a)$

A CNOT megvalósításához két qubitet (azaz két pár lyukat) egymásra merőlegesen kell elhelyezni, és mindegyiknek külön elektronnak kell lennie. Ekkor az első (szabályozható) lyukpár konstansa a második (vezérlő) kútpárban lévő elektron állapotától függ: ha közelebb van az elsőhöz, akkor több, ha távolabb, kevesebb. Ezért a második párban lévő elektron állapota határozza meg a NOT idejét az első kútban, ami lehetővé teszi, hogy ismét kiválaszthassa a kívánt időtartamot a CNOT művelet végrehajtásához. $a$ $a$

Ez a séma nagyon közelítő és idealizált; A valódi áramkörök bonyolultabbak, és megvalósításuk kihívást jelent a kísérleti fizikának.

Kvantum teleportáció

A teleportációs algoritmus az egyik qubit (vagy rendszer) állapotának pontos átvitelét valósítja meg a másiknak. A legegyszerűbb séma 3 qubitet használ: egy teleportálható qubitet és egy összefonódott párt , amelyek közül az egyik qubit a másik oldalon van. Vegye figyelembe, hogy az algoritmus működése következtében a forrás kezdeti állapota megsemmisül - ez egy példa a klónozás lehetetlensége általános elvének működésére - lehetetlen a kvantum pontos másolatát létrehozni. állapotba az eredeti megsemmisítése nélkül. Nem lehet tetszőleges állapotot másolni, és a teleportáció helyettesíti ezt a műveletet.

A teleportáció lehetővé teszi a rendszer kvantumállapotának átvitelét a hagyományos klasszikus kommunikációs csatornák segítségével. Így különösen nagy távolságra lévő alrendszerekből álló rendszer kötött állapotát lehet elérni. Ez lehetővé teszi olyan kommunikációs rendszerek kiépítését, amelyek elvileg nem alkalmasak lehallgatásra (a "kvantum" eszközök közötti szegmensen).

Lehetséges alkalmazások

Alkalmazások a titkosításhoz

A prímtényezőkre való szétbontás óriási sebessége miatt a kvantumszámítógép lehetővé teszi a széles körben használt RSA kriptográfiai algoritmussal titkosított üzenetek visszafejtését . Eddig ez az algoritmus viszonylag megbízhatónak számított, mivel jelenleg nem ismert a számok prímtényezőkké alakításának hatékony módja egy klasszikus számítógép számára. Például egy hitelkártya eléréséhez[ pontosítás ] , egy több száz számjegyből álló számot két prímtényezőbe kell beszámítani (még szuperszámítógépeknél is ez a feladat több százszor tovább tart, mint a világegyetem kora ). Shor kvantum-algoritmusának köszönhetően ez a feladat teljesen megvalósíthatóvá válik, ha kvantumszámítógépet építenek. Ebben a tekintetben különösen fontosak a kvantumtámadásokkal szemben bizalmas kezelést biztosító kriptográfiai algoritmusok, a poszt-kvantum kriptográfiával kapcsolatos kutatások.

A kvantummechanika gondolatainak alkalmazása már új korszakot nyitott a kriptográfia területén, hiszen a kvantumkriptográfia módszerei új lehetőségeket nyitnak meg az üzenettovábbítás terén [14] . Az ilyen rendszerek prototípusai fejlesztés alatt állnak [15] .

Kutatás a mesterséges intelligencia területén

A kvantumgépi tanulás lehetővé teszi nagy mennyiségű adat egyetlen lépésben történő manipulálását és egy exponenciális méretű neurális hálózat modellezését [16] . 2013- ban a Google Corporation bejelentette, hogy megnyit egy laboratóriumot a mesterséges intelligencia területén végzett kvantumkutatáshoz [10] . A Volkswagen - csoport kutatásokat végez a kvantumszámítógépek pilóta nélküli járművek és új típusú akkumulátorok fejlesztésére való felhasználásával kapcsolatban (a Google és a D-Wave kvantumszámítógépek segítségével ). A konszern 2018 novemberében jelentette be egy D-Wave kvantumszámítógépekkel működő forgalomirányító rendszer kifejlesztését (amelybe pilóta nélküli járműveket is integrálnak) . [17]

Molekuláris modellezés

Feltételezzük, hogy a kvantumszámítógépek segítségével pontosan lehet majd modellezni a molekuláris kölcsönhatásokat és a kémiai reakciókat. A kémiai reakciók kvantum jellegűek. A klasszikus számítógépek esetében csak viszonylag egyszerű molekulák viselkedésének kiszámítása áll rendelkezésre [18] . Szakértők szerint a kvantumszámítógépeken végzett szimuláció új távlatokat nyit a vegyipar fejlődése előtt , különösen a gyógyszerek előállításában [19] .

Kvantumszámítógépek fizikai megvalósításai

A kvantumszámítógép megépítése valódi fizikai eszköz formájában a XXI. század fizikájának alapvető problémája. 2018 elejéig kvantumszámítógépnek csak korlátozott verziói készültek (a legnagyobb konstruált kvantumregiszterek több tucat csatolt qubittel rendelkeznek [20] [21] [22] ). Vannak szkeptikus vélemények a kvantumszámítástechnika számos lehetőségével kapcsolatban:

A kvantumszámítógép gyakorlati megvalósítása egy több elemből álló, folyamatos szabadsági fokokkal rendelkező fizikai rendszer mikroszkopikus szintű, grandiózus pontosságú manipulálásán alapul. Nyilvánvalóan egy kellően nagy kvantum vagy klasszikus rendszer esetében ez a feladat lehetetlenné válik, ezért az ilyen rendszerek a mikroszkopikus fizika területéről a statisztikai fizika területére kerülnek. Vajon az N = 10 3 ÷10 5 kvantumpörgetésből álló rendszer túlteljesít egy klasszikus számítógépet korlátozott számú, ebben az értelemben elég nagy speciális probléma megoldásában? Megtanulhatjuk-e valaha is szabályozni azt a 10 300 (legalább) amplitúdót, amely meghatározza egy ilyen rendszer kvantumállapotát? A válaszom nem, soha .

– M. I. Dyakonov : Lesz-e valaha kvantumszámítógépünk? [23]

A fizikai megvalósítás elvei

A kvantumszámítógép főbb technológiái:

Szilárdtest- kvantumpontok a félvezetőkön : vagy töltési állapotokat ( elektron jelenléte vagy hiánya egy adott pontban), vagy az elektron és/vagy a mag spinjének irányát egy adott kvantumpontban logikai qubitként használjuk. Vezérlés külső potenciállal vagy lézerimpulzussal .
Szupravezető elemek ( Josephson csomópontok , SQUID -ok stb.). Egy Cooper-pár jelenléte/hiánya egy bizonyos térbeli régióban logikai qubitként használatos . Vezérlés: külső potenciál / mágneses fluxus.
Ionok vákuumban Paul csapdák (vagy atomok optikai csapdákban ). Az ionban lévő külső elektron alap/gerjesztett állapotát logikai qubitként használjuk. Vezérlés: klasszikus lézerimpulzusok a csapda tengelye mentén vagy az egyes ionokra irányítva + az ionegyüttes rezgésmódjai. Ezt a sémát 1994-ben Peter Zoller és Juan Ignacio Sirac javasolta [13] [24] .
Vegyes technológiák: a fotonok előre elkészített összefonódott állapotainak alkalmazása atomi együttesek vezérlésére vagy klasszikus számítógépes hálózatok vezérlésére.
Optikai technológiák: a fény kvantumállapotainak generálása, ezen állapotok gyors és hangolható vezérlése és detektálása. [25] [26]

A kvantumszámítógépek létrehozásával és alkalmazásával kapcsolatos főbb problémák:

biztosítani kell a nagy mérési pontosságot;
külső hatások (beleértve a kapott eredmények átvitelét is) tönkretehetik a kvantumrendszert, vagy torzulásokat vezethetnek be.

Minél több qubit van kötött állapotban, annál kevésbé stabil a rendszer. A „kvantumfölény” eléréséhez sok tucat csatolt qubittel rendelkező számítógépre van szükség, amely stabilan és kevés hibával működik. Az a kérdés, hogy egy ilyen eszköz milyen mértékben skálázható (az úgynevezett "skálázási probléma"), egy gyorsan fejlődő új, sokrészecskés kvantummechanika tárgya . A központi kérdés itt a dekoherencia természetére (pontosabban a hullámfüggvény összeomlására ) vonatkozik, ami még nyitott. Ennek a folyamatnak különféle értelmezései találhatók a [27] [28] [29] könyvekben .

A 20-21. század fordulóján számos tudományos laboratórium hozott létre egykubites kvantumprocesszorokat (lényegében vezérelt kétszintű rendszereket, amelyekben feltételezhető volt a sok qubitre skálázás lehetősége).

Kísérleti minták

2001 végén az IBM bejelentette, hogy sikeresen tesztelt egy 7 qubites, mágneses magrezonanciával megvalósított kvantumszámítógépet . Shor algoritmust futtattunk rajta, és megtaláltuk a 15-ös szám faktorait [30] .

2005- ben Yu. Pashkin (a fizikai és matematikai tudományok kandidátusa, a moszkvai Szupravezetési Laboratórium tudományos főmunkatársa) egy csoportja japán szakemberek segítségével kétkbites, szupravezető elemekre épülő kvantumprocesszort épített [31] .

2009 novemberében a National Institute of Standards and Technology (USA) fizikusainak először sikerült összeállítaniuk két qubitből álló programozható kvantumszámítógépet [32] .

2012 februárjában az IBM jelentős előrelépést jelentett be a szilícium mikroáramkörökhöz kapcsolódó szupravezető qubiteket használó kvantumszámítás fizikai megvalósítása terén, ami a cég szerint lehetővé teszi a kvantumszámítógép létrehozásának megkezdését [33] .

2012 áprilisában a Dél-Kaliforniai Egyetem , a Delfti Műszaki Egyetem , az Iowa Állami Egyetem és a Kaliforniai Egyetem (Santa Barbara ) kutatócsoportjának sikerült egy kétkbites kvantumszámítógépet építeni adalékolt gyémántkristályra . A számítógép szobahőmérsékleten működik, és elméletileg méretezhető. Két logikai qubitként az elektron spin és a nitrogén atommag irányát használtuk. A dekoherencia hatása elleni védelem érdekében egy egész rendszert fejlesztettek ki, amely meghatározott időtartamú és alakú mikrohullámú sugárzási impulzust alkotott. Ennek a számítógépnek a segítségével négyféle felsorolásváltozatra implementálták a Grover-féle algoritmust , amely az esetek 95%-ában lehetővé tette a helyes válasz megszerzését az első próbálkozásra [34] [35] .

2017 júliusában Mikhail Lukin , az Orosz Kvantumközpont társalapítója és a Harvard Egyetem professzora által vezetett fizikusok egy programozható, 51 qubites kvantumszimulátort készítettek [36] . Ez az akkoriban létező legösszetettebb ilyen rendszer. A szerzők sok részecske komplex rendszerének szimulálásával tesztelték a szimulátor teljesítményét – ez lehetővé tette a fizikusok számára, hogy előre jelezzenek néhány korábban ismeretlen hatást [37] . Ugyanebben az időben a Marylandi Egyetem tudósainak egy másik csoportja Christopher Monro vezetésével egy 53 qubites szimulátort készített egy optikai csapdában lévő ionokon [38] [39] . Azonban mindkét rendszer nem univerzális számítógép, hanem egy probléma megoldására készült [40] [38] .

2017 novemberében az IBM tudósai sikeresen megépítettek és teszteltek egy 50 qubites processzor prototípusát [41] [42] [43] .

2018 januárjában az Intel vezérigazgatója , Brian Krzanich bejelentette egy „Tangle Lake” kódnéven 49 qubites szupravezető kvantumchip létrehozását. Előrejelzése szerint a kvantumszámítógépek segítenek majd a gyógyszerek létrehozásában, a pénzügyi modellezésben és az időjárás előrejelzésében. Az Intel két irányban fejleszti a kvantumszámítógépeket: szupravezetőkre és "spin qubitekkel" rendelkező szilícium mikroáramkörökre épülő eszközök létrehozása [44] [45]

2018 márciusában a Google bejelentette, hogy sikerült egy 72 qubit-es Bristlecone kvantumprocesszort építenie , amelynél alacsony a számítási hibák valószínűsége. A cég nem hozta nyilvánosságra az eszköz részletes jellemzőit, de azt állítja, hogy lehetővé teszi a "kvantumfölény" elérését. A Google szakértői szerint ahhoz, hogy egy kvantumszámítógép képes legyen megoldani a „hétköznapi” számítógépek számára elérhetetlen problémákat, a következő feltételeknek kell teljesülniük: legalább 49 qubitet kell tartalmaznia, a „mélységet” ( eng. circuit deep ) meg kell haladnia a 40 qubitet, és a két qubites logikai elem hibájának valószínűsége nem haladhatja meg a 0,5%-ot. A cég képviselői reményüket fejezték ki, hogy a jövőben sikerül elérniük ezeket a mutatókat. [46] [47]

2018 decemberében bejelentették egy optikai mikrochip fejlesztését, amelyet a jövőben a kvantumszámítógép szerves részeként kívánnak használni. [25] [26]

2019 januárjában az IBM bemutatta a világ első kereskedelmi kvantumszámítógépét , az IBM Q System One -t [48] [49] .

2019 októberében a Google bejelentette, hogy sikerült megépítenie az 53 qubit-es Sycamore szupravezető kvantumprocesszort , és „kvantumfölényt” mutatott be a hagyományos számítógépekkel szemben [50] [51] [52] .

2020 decemberében a Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem kutatói publikáltak egy tanulmányt, amelyben azt állították, hogy Jiuzhang kvantumszámítógépük kvantumfölényt tudott elérni. Néhány perc alatt sikerült végrehajtania egy olyan műveletet, amelyet hagyományos módon körülbelül kétmilliárd évig megoldottak volna. A számítógép optikai kvantumszámítógépeken (a qubitek fotonokon alapulnak) "bozonikus mintavételezéssel" működik. [53]

2021-ben kínai tudósok Pan Jianwei vezetésével két kvantumszámítógép prototípust készítettek:

szupravezető kvantumprocesszor Zu Chongzhi 2.1 66 qubittel;
a „Jiuzhan-2.0” kvantumszámítógép 113 észlelt fotonnal (qubittel), amely a Gauss-bozonok szeptilliószor gyorsabb mintavételezési problémáját (30 billió év ezredmásodpercenként) oldja meg, mint a legproduktívabb szuperszámítógépek [54] [55] .

2021 végén az IBM bemutatta új, szupravezető qubiteken alapuló kvantumprocesszorát, az Eagle-t ("Eagle") , amely egy szupergyors számítógépek létrehozására irányuló program része. Az új chip 127 qubites, kétszer akkora, mint a korábbi IBM kvantumprocesszorok [56] .

Adiabatikus D-Wave számítógépek

2007 óta a kanadai D-Wave Systems cég bejelentette egy kvantumszámítógép különböző verzióinak megalkotását: 16 qubittől 2000 qubitig. A D-Wave számítógépek csak egy szűk problémakör megoldására alkalmasak. Egyes kutatók kétségeiket fejezték ki afelől, hogy a cég számítógépei valóban jelentős "kvantumgyorsulást" érnek el, azonban a D-Wave számítógépeket (10-15 millió USD áron kínálva ) megvásárolta a Google , a Lockheed Martin és a Temporal Defense Systems , valamint a NASA . és Los Angeles - Alamos National Laboratory . [57] [58]

2015 decemberében a Google szakértői megerősítették, hogy kutatásaik szerint a D-Wave számítógép kvantumeffektusokat használ. Ugyanakkor egy „1000 qubites” számítógépben a qubitek valójában egyenként 8 qubites klaszterekbe vannak szervezve. Ez azonban 100 milliószor gyorsabb teljesítmény elérését tette lehetővé (egy hagyományos számítógéphez képest) az egyik algoritmusban. [59]

2022 februárjában a németországi Jülich Kutatóközpont elindított egy több mint 5000 kubites kvantum-szuperszámítógépet. A számítógépet a kanadai D-Wave rendszer alapján hozták létre távoli felhő hozzáféréssel. Ez a kvantumfejlesztés optimalizálási és mintavételi problémák megoldására szolgál. A kvantumszámítástechnika kereskedelmi alkalmazásának megvalósítása érdekében a német központ létrehozta a Jülich User Infrastructure for Quantum Computing (JUNIQ) nevű szervezetet, amely hozzáférést biztosít ehhez a fajta számítástechnikához különböző európai felhasználói csoportok és vállalatok számára. [60]

Jegyzetek

↑ Alekszandr Ershov. Kvantum felsőbbség // Népszerű mechanika . - 2018. - 5. sz . - S. 54-59 .
↑ Sophie Hebden. Az új nyelv segít a kvantumkódolóknak gyilkos alkalmazások létrehozásában . New Scientist (2014. július 5.). Letöltve: 2014. július 20. Az eredetiből archiválva : 2014. augusztus 14.. (határozatlan)
↑ Manin Yu. I. Kiszámolható és nem számítható. - M . : Szov. Rádió, 1980. - S. 15. - 128 p. - (Kibernetika).
↑ Feynman RP Fizika szimulációja számítógépekkel // International Journal of Theoretical Physics. - 1982. - 1. évf. 21 , iss. 6 . - P. 467-488 . - doi : 10.1007/BF02650179 . A cikk egy 1981-es MIT konferencián készült jelentés szövege.
↑ P. Benioff. Turinggépek kvantummechanikai hamiltoni modelljei // Journal of Statistical Physics : folyóirat. - 1982. - 1. évf. 29 , sz. 3 . - P. 515-546 . - doi : 10.1007/BF01342185 . - Iránykód .
↑ S. Weisner Konjugált kódolás (angol) // Association for Computing Machinery , Special Interest Group in Algorithms and Computation Theory. - 1983. - 1. évf. 15 . - 78-88 . o .
↑ Zelinger A. Fotonok tánca: Einsteintől a kvantumteleportációig . - New York: Farrar, Straus és Giroux, 2010. - P. 189 , 192. - ISBN 0-374-23966-5 .
↑ Leah Henderson és Vlatko Vedral, Quantum entanglement Archivált : 2018. június 15., a Wayback Machine // Center for Quantum Information and Foundations, Cambridge.
↑ Holevo A. Kvantuminformatika: múlt, jelen, jövő // A tudomány világában. - 2008. - Kiadás. 7 . (Orosz)
↑ 1 2 A Google mesterséges intelligenciát hoz létre kvantumszámítógépen Archiválva : 2017. március 17. a Wayback Machine -nél .
↑ Ozhigov Y. A kvantumszámítógépek felgyorsítják a klasszikust nulla valószínűséggel // Chaos Solitons and Fractals, 10 (1999) 1707-1714.
↑ Tycho Sleater, Harald Weinfurter. Megvalósítható univerzális kvantumlogikai kapuk // Fizikai áttekintő levelek. - 1995-05-15. - T. 74 , sz. 20 . - S. 4087-4090 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.74.4087 .
↑ 1 2 J. I. Cirac, P. Zoller. Kvantumszámítások hidegcsapdás ionokkal // Physical Review Letters. - 1995-05-15. - T. 74 , sz. 20 . - S. 4091-4094 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.74.4091 . Archiválva az eredetiből 2021. január 26-án.
↑ Valiev, K. A. Kvantuminformatika: számítógépek, kommunikáció és kriptográfia Archív másolat 2016. március 5-én a Wayback Machine -nél // Az Orosz Tudományos Akadémia közleménye. - 2000. - 70. kötet - 8. szám - S. 688-695.
↑ Kvantumszámítógépek prototípusait hozták létre . Archív másolat 2008. szeptember 16-án a Wayback Machine -nél // lenta.ru.
↑ A kvantumszámítógépek elsődleges feladata a mesterséges intelligencia fejlesztése . Archivált másolat 2018. március 12., a Wayback Machine , geektimes.ru, 2018. március 4.
↑ A Volkswagen kvantumszámítógépet fejleszt a közúti forgalom optimalizálására Archivált 2018. november 11. a Wayback Machine -nél .
↑ Hat példa arra, amikor a kvantumszámítógépek sokat segítenek nekünk 2018. március 12-i archív példány a Wayback Machine -en , hi-news.ru, 2017. július 4.
↑ Kruglyak Yu. A. Kvantummodellezés a kvantumkémiában kvantumszámítógépeken. - Odessza: TES, 2020. - ISBN ISBN: 978-617-7711-56-7.
↑ 14 kvantumbit: A fizikusok túllépik a kvantumszámításban jelenleg lehetséges korlátokat . Innsbrucki Egyetem, Phys.org (2011. április 1.). Letöltve: 2015. június 28. Az eredetiből archiválva : 2015. június 30.
↑ Lisa Zyga. A kvantumeszközön számított új legnagyobb szám 56 153 . Phys.org (2014. november 28.). Letöltve: 2015. június 28. Az eredetiből archiválva : 2017. december 11..
↑ A Google létrehozott egy 72 qubit-es kvantumszámítógépet , archiválva 2018. március 12-én a Wayback Machine -nél .
↑ M. I. Djakonov . Lesz valaha kvantumszámítógépünk? . Bizottság az áltudományok elleni küzdelemért (2018). Letöltve: 2018. december 6. Az eredetiből archiválva : 2018. december 6.. (határozatlan)
↑ Ferdinand Schmidt-Kaler, Hartmut Haeffner, Mark Riebe, Stephan Gulde, Gavin PT Lancaster. A Cirac-Zoller által vezérelt-NEM kvantumkapu megvalósítása (angol) // Természet. - 2003-04-01. — Vol. 422 . - P. 408-411 . - doi : 10.1038/nature01494 . Archiválva az eredetiből 2018. július 14-én.
↑ 1 2 Előrelépés történt az optikai kvantumszámítógép létrehozásában . Letöltve: 2019. november 3. Az eredetiből archiválva : 2019. november 3. (határozatlan)
↑ 2018. DECEMBER 10. 1 2. Az új optikai eszköz egy lépéssel közelebb hozza a kvantumszámítást Archiválva : 2019. november 3. a Wayback Machine -nél
↑ R. Penrose . Path to Reality Archivált : 2012. május 31. a Wayback Machine -nél .
↑ X. Breuer, F. Petruccione . A nyílt kvantumrendszerek elmélete . Archiválva : 2013. december 15. a Wayback Machine -nál
↑ Yu. I. Ozhigov . Konstruktív fizika . Archiválva : 2013. szeptember 2. a Wayback Machine -nél // rcd.ru.
↑ Az eddigi legnagyobb kvantumszámítógép (eng.) (hozzáférhetetlen link) . Geek.com (2001. december 24.). Hozzáférés dátuma: 2015. június 28. Az eredetiből archiválva : 2015. július 1.
↑ http://dml.riken.jp/pub/nori/pdf/PhysicaC_426_1552_Coherent_manipulations.pdf Archiválva : 2013. március 8. a Wayback Machine -nél .
↑ Bemutatták az első univerzális programozható kvantumszámítógépet Archivált 2015. április 6-án a Wayback Machine -nél .
↑ IBM Reports Quantum Computer Progress Archivált : 2012. március 7., a Wayback Machine // oszone.net .
↑ A gyémánt kristályrácsának hibái lehetővé tették egy "ragyogó" kvantumszámítógép létrehozását. Archiválva : 2012. április 13. a Wayback Machine -nél .
↑ Gyémántba épített kvantumszámítógép - cikk az eredeti műre hivatkozva a Nature -ben Archiválva 2012. április 13-án a Wayback Machine -nél .
↑ Hannes Bernien, Sylvain Schwartz, Alexander Keesling, Harry Levine, Ahmed Omran. Több test dinamikájának vizsgálata 51 atomos kvantumszimulátoron // Természet . – 2017/11. - T. 551 , sz. 7682 . - S. 579-584 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/nature24622 . — arXiv : 1707.04344 . Archiválva az eredetiből 2018. február 14-én.
↑ Vlagyimir Koroljev. Orosz-amerikai fizikusok létrehoztak egy rekordméretű, 51 kvbites kvantumszámítógépet . nplus1.ru. Letöltve: 2017. július 15. Az eredetiből archiválva : 2017. július 14. (határozatlan)
↑ 1 2 J. Zhang, G. Pagano, PW Hess, A. Kyprianidis, P. Becker. Több testből álló dinamikus fázisátalakulás megfigyelése 53 kvbites kvantumszimulátorral // Természet . – 2017/11. — Vol. 551 , iss. 7682 . - P. 601-604 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/nature24654 . - arXiv : 1708.01044 . Az eredetiből archiválva : 2017. november 30.
↑ Vlagyimir Koroljev. A fizikusok rekordméretű, 53 qubites kvantumszámítógépet hoztak létre . nplus1.ru. Letöltve: 2018. január 14. Az eredetiből archiválva : 2018. január 14.. (határozatlan)
↑ Az 51 qubites kvantumszimulátor a valaha volt legnagyobb , New Scientist . Archiválva az eredetiből 2017. július 18-án. Letöltve: 2017. július 21.
↑ A jövő kvantum Archíválva : 2018. január 9. a Wayback Machine -nél . IBM blogkutatás.
↑ Az IBM megemeli a lécet egy 50 kubites kvantumszámítógéppel Archiválva : 2017. november 19. . MIT Technology Review.
↑ Az IBM megalkotta a legerősebb kvantumszámítógépet (orosz) , a Korrespondent.net (2017. november 12.). Az eredetiből archiválva : 2017. november 13. Letöltve: 2017. november 13.
↑ CES 2018: Az Intel fejlődése a kvantum- és neuromorf számítástechnikában Archiválva : 2018. január 10., a Wayback Machine , 3dnews.ru, 2018. január 9.
↑ 2018 CES: Intel Advances Quantum and Neuromorphic Computing Research archiválva 2018. február 26-án, a Wayback Machine -en , az Intel webhelyén , 2018. január 8-án.
↑ A Google épített egy 72 kvbites kvantumszámítógépet . Archiválva : 2018. március 6., a Wayback Machine , N+1, 2018. március 5.
↑ A Bristlecone, a Google új kvantumprocesszorának előnézete archiválva 2018. március 11-én a Wayback Machine -nél , Google Research Blog, 2018. március 5.
↑ IBM Quantum frissítés: Q System One indítás, új együttműködők és QC Center tervek . HPCwire (2019. január 10.). Letöltve: 2022. április 11. Az eredetiből archiválva : 2020. november 12. (határozatlan)
↑ Chan. Az IBM bemutatja a világ első kvantumszámítógépét, amelyet a vállalkozások ténylegesen használhatnak korábban lehetetlen problémák megoldására . Business Insider (2019. január 13.). Letöltve: 2022. április 11. Az eredetiből archiválva : 2021. január 28.. (határozatlan)
↑ Nature 2019. október 23. Frank Arute, Kunal Arya et al. Kvantumfölény programozható szupravezető processzorral Archiválva : 2019. október 23., a Wayback Machine 574, 505-510. oldal (2019)
↑ Kvantumfölény programozható szupravezető processzor használatával Archiválva : 2019. október 23., a Wayback Machine , 2019. október 23., szerda Közzétette: John Martinis, a Quantum Hardware vezető tudósa és Sergio Boixo, a Google AI Quantum Quantum Computing Theory vezető tudósa
↑ Meduza 2019. október 24., 20:05 Alexander Ershov Hurrá, a Google fizikusai kvantumfölényt értek el! Vagy talán nem tették! Nem tudjuk, ők nem tudják, senki sem tudja – ezért kvantum ... Archivált 2019. október 26. a Wayback Machine -nél
↑ A kínai fizikusok másodikai a világon a kvantumfölény elérésében Archiválva : 2020. december 7., a Wayback Machine , Meduza , 2020. december 7.
↑ Kína kvantumfölényt ér el két technikai vonalon // Xinhua.
↑ Kína fókusz: Kínai tudósok új kvantumszámítógépet fejlesztenek ki 113 észlelt fotonnal // Xinhua..
↑ Lépés a jövőbe: Az IBM bemutatja az új kvantumszámítógépes chipet . Archiválva : 2021. november 18., a Wayback Machine , BBC , 2021. november 17.
↑ A D-Wave Quantum Computert ad el a Lockheed Martinnak Archiválva : 2018. március 15. a Wayback Machine -nél .
↑ Ügyfelek archiválva 2018. július 24-én a Wayback Machine , D-Wave webhelyen.
↑ 3Q: Scott Aaronson a Google új kvantumszámítógépes papírjáról . Archiválva : 2016. május 24., a Wayback Machine , 2015. december 11.
↑ Elindult Európa első kvantum szuperszámítógépe több mint 5000 qubittel . iXBT.com . Letöltve: 2022. február 28. Az eredetiből archiválva : 2022. február 28.. (Orosz)

Irodalom

Cikkek

Openov L. A. Spin logic gates based on quantum dots // Soros Educational Journal , 2000, 6. évf., 3. szám, p. 93-98;
G. Brassard, I. Chuang, S. Lloyd, C. Monroe. Quantum computing Archivált : 2018. október 20., a Wayback Machine // PNAS . - 1998. - Vol. 95. - P. 11032-11033.
Kilin S. Ya. Quantum information A Wayback Machine 2010. szeptember 29-i archív példánya // UFN . - 1999. - T. 169. - C. 507-527.
Valiev K. A. Kvantumszámítógépek : lehet őket "nagyra" tenni? Archivált : 2009. december 23., a Wayback Machine // UFN . - 1999. - T. 169. - C. 691-694.
AM Steane, EG. Rieffel. Beyond Bits: A kvantuminformáció-feldolgozás jövője // IEEE Computer. - 2000. január - P. 38-45.
Kilin S.Ya. Quantum and information // Progress in optics. - 2001. - 20. évf. 42. - P. 1-90.
Valiev K. A. Kvantumszámítógépek és kvantumszámítógép 2009. február 10-i archív példány a Wayback Machine -nél // UFN . - 2005. - T. 175. - C. 3-39.
TD Ladd, F. Jelezko, R. Laflamme, Y. Nakamura, C. Monroe, JL O'Brien. A Quantum Computing archiválva : 2013. szeptember 21., a Wayback Machine // Nature . - 2010. - 20. évf. 464.-P. 45-53.
Kvantumszámítógép és kvantumszámítás. Fej. szerk. V. A. Sadovnichiy, Izhevsk: IZhT, 1999. - 288p.

Könyvek

A Quantum Computing előnyei és hátrányai Archiválva : 2021. március 16., a Wayback Machine / Szerk. Sadovnichy V. A.
A Quantum Computer and Quantum Computing archiválva : 2021. március 16., a Wayback Machine / Szerk. Sadovnichy V. A.
Baumeister D., Eckert A. , Zeilinger A. A kvantuminformáció fizika. — M .: Postapiac, 2002. — 376 p.
Valiev K. A. , A. A. Kokin. Kvantumszámítógépek: remények és valóság. - Izhevsk: RHD, 2004. - 320 p.
Deutsch D. A valóság szerkezete. - Izhevsk: RHD, 2001. - 400 p.
Kaye F., Laflame R., Mosca M. Bevezetés a kvantumszámításba. - Izhevsk: RHD, 2009. - 360 p.
Kitaev A. Yu. , Shen A. , Vyaly M. N. Klasszikus és kvantumszámítás Archiválva : 2021. július 9., a Wayback Machine -nél . M.: MTsNMO, 1999. 192 p.
Nielsen M., Chang I. Quantum Computing and Quantum Information. — M .: Mir, 2006. — 824 p.
Ozhigov Yu. I. Quantum Computing . - M. : Max Press, 2003. - 152 p. Archiválva: 2013. március 8. aWayback Machine
Ozhigov Yu. I. Konstruktív fizika. - Izhevsk: RHD, 2010. - 424 p.
Preskill J. Quantum Information and Quantum Computing. - Izhevsk: RHD, 2008-2011. — 464+312 p.
Scott Aaronson . Kvantumszámítás Demokritus óta = Scott Aaronson. A kvantumszámítás Démokritosz óta. - M . : Alpina Non-fiction, 2017. - 494 p. - ISBN 978-5-91671-751-8 .

Linkek

A. Berdicsevszkij . Kvantum oktatási program. Archiválva : 2008. szeptember 12. a Wayback Machine -nél
Y. Lifshits . Tanfolyam " Az elméleti számítástechnika modern problémái archiválva 2008. október 15-én a Wayback Machine -nél " (előadások a kvantumszámításról: bevezetés, szupersűrű kódolás, kvantumteleportáció, Simon és Shor algoritmusok).
kvantumszámítógép. Archív másolat 2013. április 25-én a Wayback Machine -nél // V. Shalaev videó előadása a PostNauka projektben (2013.09.04.)
Szuperszámítógépek és Kvantuminformatika Tanszék _ _ _
Kvantumszámítógépek Fizikai Laboratóriuma _ _ _
A kvantumszámítógépek jövője a háromkomponensű számítástechnikában van. Archivált 2022. február 10-én a Wayback Machine -nél // Infuture.ru
Kvantumszámítógép és félvezető elemi bázisa. Archivált : 2008. június 17. a Wayback Machine -nél (2003.04.08 .)
QCL programozási nyelv kvantumszámítógépekhez. Archiválva : 2003. október 8. a Wayback Machine -nél
kvantum memória.

Szótárak és enciklopédiák

Bibliográfiai katalógusokban
BNE : XX556504 BNF : 135068781 GND : 4533372-5 J9U : 987007566220005171 LCCN : sh98002795 NDL : 01072652 NKC : ph184827

Számítógépes órák
Feladatok szerint	Egyetemes Specializált
Az adatok bemutatásával	Analóg hibrid Digitális
Számrendszer szerint	Bináris Hármas Tizedesjegyek Diszkrét
Munkakörnyezet szerint	Kvantum Optikai Elektronikus Bioszámítógép Mechanikus ( pneumatikus hidraulikus ) Ipari ( személyes )
Bejelentkezés alapján	Mainframe Asztali ( szerver ( otthoni ) Munkaállomás Személyes itthon Monoblokk Csatlakoztassa a PC-t Játék Konzol Játszma, meccs média Központ Internetes eszköz netbook Internetes táblagép tablet netbook Nettop Konzol számítógép
Szuperszámítógépek	Mini szupermini Személyes
Kicsi és mobil	Micro Mobil internet eszköz CPC Jegyzetfüzet Aljegyzetfüzet Ultrabook netbook Smartbook Tabletta Internetes táblagép Elektronikus könyv Okostelefon Kézi PC Stick PC UMPC Hordozható játékrendszer Hordható Elektronikus fordító Számológép Grafikonos számológép tudományos számológép Programozható számológép

kvantuminformatika

Általános fogalmak

kvantumkommunikáció

kvantumcsatorna
- kvantumhálózat
kvantumkriptográfia
- Kvantumkulcs-elosztás
A kvantumenergia teleportálása
kvantum teleportáció
Ultra-sűrű kvantumkódolás
LOCC
kvantum desztilláció

Kvantum algoritmusok

kvantum szimulátor
Deutsch-Yozhi algoritmus
Bernstein-Wazirani algoritmus
Grover algoritmusa
Kvantum Fourier transzformáció
Shor algoritmusa
Simon problémája
Kvantumfázis-becslési algoritmus
Kvantumszámítási algoritmus
kvantumlágyítás
Algoritmikus hűtés
Kvantumalgoritmus lineáris egyenletrendszer megoldására
Amplitúdó erősítés

Kvantumkomplexitás elmélet

Turing kvantumgép
EQP
BQP
QMA
PostBQP
QIP

Kvantum számítástechnikai modellek

kvantumkör
- kvantumkapu
Egyoldalas kvantumszámítógép
- fürt
Adiabatikus kvantumszámítás
Topológiai kvantumszámítógép

Dekoherencia megelőzés

Kvantumhibák korrekciója
Stabilizációs kódok
Stabilizációs formalizmus
Kvantumkonvolúciós kód

Fizikai megvalósítások

kvantumoptika	Kavitációs kvantumelektrodinamika Kontúrkvantumelektrodinamika Lineáris optikán alapuló kvantumszámítás KLM protokoll Bozonikus mintavétel
szuperhideg atomok	Elnyelt ion kvantumszámítógép Optikai rács
hát alapú	Mágneses magrezonancián alapuló kvantumszámítógép Kane kvantumszámítógépe Veszteséges kvantumszámítógép - DiVincenzo NV központ
Szupravezető kvantumszámítógépek	töltés qubit streaming qubit Fázis qubit Transmon

Az informatika főbb irányai
Matematikai alapok	matematikai logika halmazelmélet számelmélet gráfelmélet Típuselmélet Kategória elmélet Számítógépes matematika Információelmélet Kombinatorika Logikai algebra
Algoritmusok elmélete	Automata elmélet Kiszámíthatóság elmélet Számítási komplexitás elmélet A kvantumszámítás elmélete
Algoritmusok , adatstruktúrák	Algoritmus elemzés Algoritmusok fejlesztése Számítógépes geometria
Programozási nyelvek , fordítók	Elemző Tolmács eljárási programozás Objektumorientált programozás Funkcionális programozás Logikai programozás Programozási paradigmák
Párhuzamos és párhuzamos számítástechnika , elosztott rendszerek	több feldolgozás Grid számítástechnika
Szoftverfejlesztés _	Követelményelemzés Szoftver tervezés Programozás Formális módszerek Szoftver tesztelés Szoftverfejlesztés
Rendszer Felépítés	Számítógép architektúra Számítógépes eszköz Operációs rendszer
Távközlés , hálózatok	számítógép hang útvonalválasztás Hálózati topológia Kriptográfia
Adatbázis	Adatbázis-kezelő rendszerek Relációs adatbázisok SQL Tranzakciók Adatbázis Index adatbányászat
Mesterséges intelligencia	Az ítéletek automatikus generálása Számítógépes nyelvészet számítógépes látás evolúciós modellezés Szakértői rendszerek Gépi tanulás természetes nyelvi feldolgozás Robotika
Számítógépes grafika	Megjelenítés számítógépes animáció Képfeldolgozás
Ember-számítógép interakció	A számítógép nyilvános elérhetősége Felhasználói felületek hordható számítógép Átható számítástechnika Virtuális valóság
tudományos számítástechnika	mesterséges élet bioinformatika kognitív tudomány Számítógépes kémia Számítógépes idegtudomány Számítógépes fizika Számítási algoritmusok Szimbolikus matematika
Megjegyzés: A számítástechnika az ACM számítástechnikai osztályozási rendszerének megfelelően különböző témákra vagy ágakra is felosztható .