Квантовый компьютер всё ещё не выходит, зато получилось много других интересных штук / Блог компании Digital October / Хабрахабр. Михаил Лукин — наш соотечественник и специалист по квантовой физике. В прошлом месяце он впервые за последние 2. Digital October о сути своей работы. Михаил занимается квантовыми компьютерами: пока, собственно, компьютер не получается, зато получается много других интересных практических применений среди которых высокоточные сенсоры и сверхточные часы. Что вообще творится в квантовой физике сейчас?

Изначально лазер был изобретён как своеобразная научная игрушка: удивителен, но совершенно не имел практического применения. Лет десять подряд после его изобретения учёные шутили, что это ответ, который ищет свою задачу. Что было после – вы знаете: задач нашлось целое море, причём одна из самых больших – это передача данных по оптоволоконным системам, составляющим, по сути, физическую сущность Интернета. В настоящий момент у квантовых физиков есть несколько подобных «игрушек», каждая из которых является достаточно интересной вещью с точки зрения фундаментальной науки, но пока не имеет ярко выраженного практического применения.

Вот пример: сейчас нужно около 1. По закону Мура через 1. Классическая природа отойдёт в сторонку и за дело примутся квантовые физики, которые уже с нетерпением смотрят на возможные инвестиции оценивают перспективы. Может ли отдельный атом хранить информацию? В теории – да. Ядро и электрон вроде бы отдельные части, всё, по идее, похоже на старые принципы хранения данных на жестких дисках, но просто лежит уровнем ниже.

По сути, мы упираемся в фундаментальный предел. Волшебное слово «невозможно». Если хранить данные классическим образом не выходит, нужны новые механики. Именно ими занимается Михаил и группа его коллег. Понимание того, что нужны новые процессы обработки данных, открывает новые перспективы: Электроны и ядра имеют маленький магнитный момент – спин.

Можно представить, что электрон или ядро крутиться вокруг своей оси и из- за этого вращения у него появляется некая полярность, у него появляется магнитный момент. Этот магнитный момент можно рассматривать как некую магнитную память. В этом случае единичку можно закодировать в магнитик, который будет смотреть вверх, а нолик – в магнитик, который будет смотреть вниз. Вот, это самое простое свойство позволяет нам закодировать классический бит информации. Оказывается, что это магнитное свойство частиц, оно, как бы, квантовый объект. Квантовые законы описывают поведение частиц на таких маленьких размерах.

Оказывается, что мы не только можем записать ноль и единичку, также мы можем записать то, что между ними, то есть мы можем записать так называемую суперпозицию (комбинацию) 0 и 1. Это можно себе представить, как магнитик, который будет повернут не наверх или вниз, а как магнитик, который повернут куда- то в сторону. Это очень важное свойство квантовых систем, которое позволяет закодировать не просто классический бит, а, так называемый, квантовый бит информации. Если приложить законы квантовой механики, например, к столу к этому, то, в принципе, по этим законам, возможно, создать состояние этого стола такое, что он будет находиться у меня в Кембридже и одновременно в Москве в Digital October. Упрощая, один квантовый объект (подобно кошке Шредингера) может отдавать два разных набора данных в один момент времени.

Принцип работы квантового компьютера Квантовые компьютеры оперируют особым типом битов — кубитами. Подробнее о квантовых компьютерах можно прочесть в . RSA, эллиптические кривые, квантовый компьютер, изогении На первый взгляд, эти слова напоминают какие-то заклинания, но все . Используя законы квантовой механики, можно создать принципиально новый тип вычислительных машин, которые позволят решать некоторые задачи .

Квантовые компьютеры и квантовые алгоритмы: потенциальные возможности и математические модели к.т.н. О.О.Васильев. ИПУ РАН, 2012.

Это открывает возможности не только для построения накопителей нового типа, но и позволяет использовать квантовые объекты для создания процессоров нового типа. Возможно закодировать сразу несколько возможных состояний в один бит позволяет перерабатывать информацию с очень высокой степенью распареллеливания. Эта идея квантового ускорения, которая является главной идеей в развитии квантовых компьютеров.

Просто о сложном: что такое квантовый компьютер и зачем он нужен. Мир на пороге очередной квантовой революции.

Главная проблема на текущий момент с квантовыми компьютерами — эти ячейки просто адски чувствительны ко внешним возбуждениям. Соответственно, пока одна группа учёных пытается как- то стабилизировать микромир, вторая группа использует эти свойства и делает сенсор нового поколения, превосходящей по чувствительности всё то, что было возможно в мире масштабов сотен и тысяч атомов. И что со всем этим делать? Здесь используется пересечение лазерных технологий и резонансных методов (тех самых, которые используются при обследовании мозга в больницах).

Первые исследования в этой сфере начались ещё в СССР, в частности, Владленом Летоховым, идеи которого определяют развитие науки до сих пор. В частности, он был изобретателем лазерного охлаждения: он придумал как использовать лазер для движения, детектирования и охлаждения атомов. Сейчас системы, в которых отдельные ионы сохраняются в вакуумной трубке в электромагнитных ловушках — одни из наиболее вероятных платформ для реализации квантовых компьютеров. Владлен Летохов. Уже есть относительно большие по современным меркам квантовые компьютеры (прототипы), которые имеют 4 кубита и могут производить разнообразные вычисления. Уже понятно, что на основе этих исследований можно говорить о революции в области сенсоров, появлении контролируемых квантовых материалах, сверхбыстрой передаче данных и криптосистемах нового поколения. Можно ли будет собрать квантовый компьютер в реальности?

Пока учёные просто не знают ответ на этот вопрос, но попытки продолжаются уже лет 1. Например, квантовые сенсоры и атомные часы – это темы, которые уже сейчас разрабатываются с огромным прикладным уклоном. Например, атомные часы являются ключевым звеном и сети GPS и ГЛОНАСС.

Самые точные атомные часы используют квантовые биты, которые закодированы в охлажденных ионах – аккурат такие, которые используют сейчас при создании квантового компьютера. Инструкцию Rus Для Hp Laserjet P2015N здесь. Стоит улучшить точность на порядок – и появится возможность точной навигации, например – автотранспорта без водителей. Это пример глобальных последствий маленького научного достижения. Таких примеров сотни. Какие есть проблемы?

Первая — экзотичность компьютеров. С увеличением размеров системы от прототипа до более- менее практически- допустимой схемы, всё становится сложнее: например, с вакуумными трубками возникает проблема одновременной изоляции и контроля, что нужно решать. Вторая проблема — это вопрос того, что делать с квантовыми компьютерами на практике: текущий уровень разработок предполагает очень серьёзную нестабильность, практически исключающую сколько- нибудь практическое применение за стенами лаборатории. Как и лазер в начале, это пока просто игрушка, которая обещает стать чем- то очень серьёзным. Отчасти задача решается. Михаил Лукин со своей командой смог создать квантовый бит, который использует спин отдельного ядра и работает при комнатной температуре.

При этом состояние сохраняется макроскопически долгое время (дольше 1 секунды) — по меркам квантовой физики это всё равно что сто лет. Основная идея этой работы – использовать отдельные атомы, которые вживляются в алмазные образцы. Почему алмаз? Во- вторых — уникальный полупроводник с большой шириной запрещенной зоны. Алмаз также очень хороший теплопроводник. В экспериментах используется два разных типа алмаза: выращенный кубик макроскопических размеров (много таких объектов – алмазная пыль).

Они получаются очень чистыми, практически без примесей. Если добавить примесь, то она может, по существу, быть сравнима с отдельным изолированным атомом, таким, каким является отдельный ион в вакуумной трубке. Здесь разница в том, что атом сохраняется в твердотельной матрице даже при комнатных температурах. Используется атом азота, который замещает атом углерода в центре матрицы.

Квантовые компьютеры реферат по информатике скачать бесплатно теория кубит применение созданые КК квантовая оптика транзисторов шифрование задачи алгоритм состояние Вычислительные регистры вычисления вычислительных принципы квантовой классическая частицы. И все же долгое время оставалось неясным, можно ли использовать.

Но вот в 1. 99. 4 году американский математик, сотрудник фирмы Lucent. Technologies (США) П.

Шор ошеломил научный мир, предложив квантовый алгоритм. По сравнению с лучшим. Шора дает. многократное ускорение вычислений, причем, чем длиннее факторизуемое число, тем. Алгоритм быстрой факторизации представляет. Гровер предложил. Алгоритм Гровера позволяет не только.

Дело в том, что один и тот же. Пути решения этой проблемы наметил в 1.

П. Шор, разработав. Чтобы до стичь. 1 Fэкспоненциального уменьшения времени, требуется экспоненциально уве личить число.

Тогда как в квантовой. Fсистеме для экспоненциального уменьшения времени, тре буется лишь линейное. Fувеличение объёма необходимого физического простран ства. Это явление связано. Пока квантовая система выпол няет. Fвычисления, доступ к результатам ограничен.

Процесс доступа к резуль татам — есть. Fпроцесс измерения, который возмущает квантовое состояние, ис кажая его. Может. 1 Fпоказаться, что здесь ситуация ещё хуже, чем с классичес кими вычислениями.