Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
сделать стартовой добавить в избранное
Кефирный гриб на сайте za4eti.ru

Компьютеры, Программирование Компьютеры, Программирование

Квантовые компьютеры

Браслет светоотражающий, самофиксирующийся, желтый.
Изготовлены из влагостойкого и грязестойкого материала, сохраняющего свои свойства в любых погодных условиях. Легкость крепления позволяет
66 руб
Раздел: Прочее
Крючки с поводками Mikado SSH Fudo "SB Chinu", №4BN, поводок 0,22 мм.
Качественные Японские крючки с лопаткой. Крючки с поводками – готовы к ловле. Высшего качества, исключительно острые японские крючки,
58 руб
Раздел: Размер от №1 до №10
Брелок LED "Лампочка" классическая.
Брелок работает в двух автоматических режимах и горит в разных цветовых гаммах. Материал: металл, акрил. Для работы нужны 3 батарейки
131 руб
Раздел: Металлические брелоки

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ кафедра теоретической физики РЕФЕРАТ на тему: «Квантовые компьютеры» Выполнил: студент 154 группы ФМФ Безниско Евгений. Руководитель: к.ф.-м.н., доцент Джалмухамбетов А.У. Астрахань – 2000 г. Предпосылки создания квантовых компьютеров. Уже сейчас существует множество систем, в работе которых квантовые эффекты играют существенную роль. Одним из наиболее известных примеров может служить лазер: поле его излучения порождается квантово-механическими событиями - спонтанным и индуцированным излучением света. Другим важным примером таких систем являются современные микросхемы - непрерывное ужесточение проектных норм приводит к тому, что квантовые эффекты начинают играть в их поведении существенную роль. В диодах Ганна возникают осцилляции электронных токов, в полупроводниках образуются слоистые структуры: электроны или дырки в различных запертых состояниях могут хранить информацию, а один или несколько электронов могут быть заперты в так называемых квантовых ямах. Сейчас ведутся разработки нового класса квантовых устройств - квантовых компьютеров. Идея квантового компьютера возникла так. Все началось в 1982 году, когда Фейнман написал очень интересную статью , в которой рассмотрел два вопроса. Он подошел к процессу вычисления как физик: есть чисто логические ограничения на то, что можно вычислить (можно придумать задачу, для которой вообще нет алгоритма, можно придумать задачу, для которой любой алгоритм будет долго работать). А есть ли ограничения физические? Вот есть закон сохранения энергии - вечный двигатель невозможен; а есть ли какое-нибудь физическое ограничение на функционирование компьютера, которое накладывает некие запреты на реализуемость алгоритмов? И Фейнман показал, что термодинамических ограничений, типа второго начала термодинамики, нет. Если мы будем уменьшать потери энергии, шумы, то мы можем сделать сколь угодно длинные вычисления со сколь угодно малыми затратами энергии. Это означает, что вычисления можно сделать обратимым образом - потому что в необратимых процессах энтропия возрастает. Собственно, Фейнмана это и заинтересовало: ведь реальное вычисление на реальном компьютере необратимо. И полученный им результат состоит в том, что можно так переделать любое вычисление - без особой потери эффективности, - чтобы оно стало обратимым. Те вычисления, которые делаются «просто так», конечно, необратимы, но «рост необратимости» пренебрежимо мал по сравнению, скажем, с шумами в современном компьютере. То есть необратимость - это тонкий эффект; тут вопрос не практический а принципиальный: если представить себе, что технология дойдет до такого уровня, что этот эффект станет существенным, то можно так перестроить вычисления, чтобы добиться обратимости. И в этой же работе Фейнман обратил внимание на то, что если у нас имеется устройство квантовое, то есть подчиняющееся законам квантовой механики, то его вычислительные возможности совершенно не обязательно должны совпадать с возможностями обычного устройства.

Возникают некоторые дополнительные возможности. Но пока непонятно, позволяют они получить какой- то выигрыш или нет. Фактически, он и поставил своей статьей такой вопрос. Кстати, Ю.И. Манин в конце семидесятых годов написал две популярные книжки по логике - «Вычислимое и невычислимое» и «Доказуемое и недоказуемое», и в одной из них есть сюжет про квантовые автоматы, где он говорит о некоторых кардинальных отличиях этих автоматов от классических . В середине восьмидесятых годов появились работы Дойча (D. Deu sch), Бернстайна и Вазирани (Е. Ber s ei , U. Vazira i), Яo (A. Уао). В них были построены формальные модели квантового компьютера - например, квантовая машина Тьюринга . Следующий этап - статья Шора (Р.W. Shor) 1994 года , вызвавшая лавинообразный рост числа публикаций о квантовых вычислениях. Шор построил квантовый (то есть реализуемый на квантовом компьютере) алгоритм факторизации (разложения целых чисел на множители - используется в том числе для вскрытия зашифрованных сообщений). Все известные алгоритмы для обычного компьютера - экспоненциальные (время их работы растет как экспонента от числа знаков в записи факторизуемого числа). Факторизация 129- разрядного числа потребовала 500 MIPS-лет, или восемь месяцев непрерывной работы системы из 1600 рабочих станций, объединенных через Интернет. А при числе разрядов порядка 300 это время существенно превзойдет возраст Вселенной - даже если работать одновременно на всех существующих в мире машинах. Считается (хотя это и не доказано!), что быстрого алгоритма решения этой задачи не существует. Более того, гарантией надежности большинства существующих шифров является именно сложность решения задачи факторизации или одной из родственных ей теоретико-числовых задач, например - дискретного логарифма. И вдруг выясняется, что на квантовом компьютере эта задача имеет всего лишь кубическую сложность! Перед квантовым компьютером классические банковские, военные и другие шифры мгновенно теряют всякую ценность. Короче говоря, работа Шора показала, что вся эта изысканная академическая деятельность непосредственно касается такой первобытной стихии, как деньги. После этого и началась настоящая популярность. Впрочем, выясняется, что не только классическая, но и квантовая криптография (наука о шифровании сообщений) часто не способна противостоять квантовой криптоаналитике (науке о расшифровке). Некоторые важные криптографические протоколы, такие как «подбрасывание монеты по телефону», рушатся при переходе к квантовым вычислениям. Точнее, гарантией их надежности является отныне не сложность тех или иных алгоритмов, а сложность задачи создания квантового компьютера. Таким образом возникает новая отрасль вычислений – квантовые вычисления. Квантовые вычисления (КВ) - это, как можно догадаться, вычисления на квантовом компьютере. Квантовых компьютеров на свете пока нет. Более того, до сих пор неясно, когда появятся практически полезные конструкции и появятся ли вообще. Тем не менее, квантовые вычисления - предмет, чрезвычайно модный сейчас в математике и физике, как теоретической, так и экспериментальной, и занимается им довольно много людей.

Судя по всему, именно интерес стимулировал первопроходцев - Ричарда Фейнмана, написавшего пионерскую работу, в которой ставился вопрос о вычислительных возможностях устройств на квантовых элементах; Дэвида Дойча, формализовавшего этот вопрос в рамках современной теории вычислений; и Питера Шора, придумавшего первый нетривиальный квантовый алгоритм. Типы квантовых компьютеров. Строго говоря, можно выделить два типа квантовых компьютеров. И те, и другие основаны на квантовых явлениях, только разного порядка. Представителями первого типа являются, например, компьютеры, в основе которых лежит квантование магнитного потока на нарушениях сверхпроводимости - Джозефсоновских переходах. На эффекте Джозефсона уже сейчас делают линейные усилители, аналого-цифровые преобразователи, СКВИДы и корреляторы. Известен проект создания RISC-процессора на RSFQ-логике (Rapid Si gle Flux Qua um). Эта же элементная база используется в проекте создания петафлопного (1015 оп./с) компьютера. Экспериментально достигнута тактовая частота 370 ГГц, которая в перспективе может быть доведена до 700 ГГц. Однако время расфазировки волновых функций в этих устройствах сопоставимо со временем переключения отдельных вентилей, и фактически на новых, квантовых принципах реализуется уже привычная нам элементная база - триггеры, регистры и другие логические элементы. Другой тип квантовых компьютеров, называемых еще квантовыми когерентными компьютерами, требует поддержания когерентности волновых функций используемых кубитов в течение всего времени вычислений - от начала и до конца (кубитом может быть любая квантомеханическая система с двумя выделенными энергетическими уровнями). В результате, для некоторых задач вычислительная мощность когерентных квантовых компьютеров пропорциональна 2 , где - число кубитов в компьютере. Именно последний тип устройств имеется в виду, когда говорят о квантовых компьютерах. Математические основы функционирования квантовых компьютеров. Классический компьютер состоит, грубо говоря, из некоторого числа битов, с которыми можно выполнять арифметические операции. Основным элементом квантового компьютера (КК) являются квантовые биты, или кубиты (от Qua um Bi , qubi ). Обычный бит - это классическая система, у которой есть только два возможных состояния. Можно сказать, что пространство состояний бита - это множество из двух элементов, например, из нуля и единицы. Кубит же - это квантовая система с двумя возможными состояниями. Имеется ряд примеров таких квантовых систем: электрон, у которого спин может быть равен либо 1/2 либо –1/2, атомы в кристаллической решетке при некоторых условиях. Но, поскольку система квантовая, ее пространство состояний будет несравненно богаче. Математически кубит - это двумерное комплексное пространство. В такой системе можно выполнять унитарные преобразования пространства состояний системы. С точки зрения геометрии такие преобразования - прямой аналог вращении и симметрий обычного трехмерного пространства. Согласно принципу суперпозиции вы можете складывать состояния, вычитать их, умножать на комплексные числа.

Это все равно, что сказать, что даже самый непритязательный современный домашний компьютер можно запрограммировать для решения любой задачи или передачи любой среды, которую могут передать наши самые Мощные компьютеры, при условии установки на него дополнительной памяти, достаточно долгом времени обработки и наличии аппаратного Обеспечения, подходящего для демонстрации результатов работы. Квантовое вычисление это нечто большее, чем просто более быстрая и миниатюрная технология реализации машин Тьюринга. Квантовый компьютер это машина, использующая уникальные квантово-механические эффекты, в особенности, интерференцию. для выполнения совершенно новых видов вычислений, которые, даже в принципе, невозможно выполнить ни на одной машине Тьюринга, а следовательно, ни на каком классическом компьютере. Таким образом, квантовое вычисление это ни что иное, как принципиально новый способ использования природы. Позвольте мне конкретизировать это заявление. Самыми первыми изобретениями для использования природы были инструменты, управляемые силой человеческих мускулов

1. Компьютер для чайников. Компьютер для начинающих (краткие сведения)

2. Архитектура квантовых компьютеров

3. Квантовые компьютеры на ионах в многозонных ловушках

4. Kитообразные и их особенности (Доклад)

5. Подсолнечник (Доклад)

6. Правила приема в военно-учебные заведения (Доклад)
7. Народы Украины, Молдовы, Белоруссии (Доклад)
8. Газовая промышленность (Доклад)

9. Италия: географические особенности и экономика (Доклад)

10. Народы Европейской части РФ (Доклад)

11. Реки России (Доклад)

12. Сельское хозяйство в Индии и Китае (Доклад)

13. Таиланд (Доклад)

14. Чили (Доклад)

15. Зарубежный опыт государственного регулирования рыночной экономики на примере Франции (Доклад)

16. Мусульманское право (Доклад)

Качели пластмассовые "Малыш".
В наборе: качели, веревка, пластиковые карабины для регулировки веревок качелей. Материал: пластик. Максимальная нагрузка: 20 кг. Размер:
532 руб
Раздел: Качели
Манеж детский игровой "Динозаврики" (120х100х74 см).
Размер: 120х100х74 см.
679 руб
Раздел: Манежи
Кроватка-качалка для куклы.
Красивая и удобная кровать-качалка станет прекрасной колыбелькой для куклы. Кровать-качалка прекрасно дополнит интерьер кукольной комнаты
386 руб
Раздел: Спальни, кроватки

17. Доклад: Страны мира во второй половине XX века. Франция.

18. Типы государства (Доклад)

19. История развития компьютеров (Silicon Valley, its history & the best companies)

20. Александр Трифонович Твардовский (Доклад)

21. Устные высказывания и их особенности (беседа, лекция, доклад, диспут, дискуссия)

22. Биография Джеральда Даррелла (Доклад)
23. Иван Сергеевич Тургенев. Жизнь и творчество (Доклад)
24. Национально-освободительная война сирийского и ливанских народов в 1919-1927 гг. (Доклад)

25. Ярлыки ордынских ханов русским митрополитам (Доклад)

26. Программные средства и приёмы работы на компьютере

27. Принципы работы системы управления параллельными процессами в локальных сетях компьютеров

28. Защита компьютера от атак через интернет

29. Сопряжение спектрометра с персональным компьютером

30. Структура персонального компьютера. Основные и периферийные устройства, их характеристики и назначение

31. Физические основы действия современных компьютеров

32. Устройство компьютера и его основные блоки

Полка для ванной (сиденье) (голубой).
Материал: пластик. Длина: 680 мм. Ширина: 310 мм. Высота: 40 мм. Выдерживает вес до 100 кг.
451 руб
Раздел: Решетки, сиденья для ванны
Доска разделочная Regent прямоугольная с ручкой, 30x20x1,2 см.
Разделочная доска отвечает за комфорт приготовления и заметно экономит время, затраченное на готовку блюда. Изделие Bosco сделано из
353 руб
Раздел: Деревянные
Мешок для обуви, цвет серый (арт. OM-846-5/1).
Объемный мешок для обуви, одно отделение, боковой карман на молнии, дополнительная ручка-петля, лямки из репсовой стропы. Вместимость:
379 руб
Раздел: Сумки для обуви

33. Архитектура персонального компьютера

34. История компьютера и компьютерной техники

35. Управление звуковой картой компьютера

36. Если разобрать компьютер

37. Как появились компьютеры

38. Локальная шина персонального компьютера
39. Персональные компьютеры в медицинской практике
40. Промышленные компьютеры

41. Компьютеры SPARC-архитектуры

42. Аппаратное обеспечение персональных компьютеров

43. Есть ли пределы развития и миниатюризации компьютеров?

44. Устройство персонального компьютера

45. История компьютеров

46. Кибернетика (Доклад)

47. Синтез голографического изображения с помощью компьютера

48. Вычисление определённого интеграла с помощью метода трапеций на компьютере

Давайте вместе поиграем. Игры с логическими блоками Дьенеша.
Это яркое красочное пособие поможет организовать занятия с набором блоков для детей старшего дошкольного возраста. Комплект поможет
326 руб
Раздел: Прочие
Каталка "Пальма" с ручкой.
593 руб
Раздел: На палочке
Электроминикар Tokids "Bubble truck", цвет синий.
Помимо того, что игрушка очень красива и выразительна, помимо того, что она обучает вашего ребенка управлять хоть и маленьким, но все же
1261 руб
Раздел: Электромобили

49. Применение компьютера в туристической деятельности

50. Программное обеспечение персональных компьютеров

51. Программное обеспечение персональных компьютеров

52. Чем отличается папка Мой компьютер и программа Проводник? Как настроить рабочий стол? (и другие ответы на вопросы)

53. Хромосомные болезни (Доклад)

54. Применение компьютеров в медицине
55. Экосистема пустыни (Доклад)
56. Компьютер в современном офисе и его экологическая безопасность

57. Компьютер и окружающий мир

58. Обучение в Германии (Доклад)

59. Учебно-воспитательная деятельность учителя. Личностные качества учителя (Доклад)

60. Компьютер как средство обучения

61. Сомали в период колониального раздела и в период 50гг. XX века (Доклад)

62. Внешняя политика Ирака в 1971-75 гг (Доклад)

63. Легитимность власти (Доклад)

64. Получение, использование цемента и его продуктов (Доклад)

Рюкзачок малый "Вспыш".
Легкий и компактный дошкольный рюкзачок - это красивый и удобный аксессуар для вашего ребенка. В его внутреннем отделении на молнии легко
436 руб
Раздел: Детские
Сменный фильтр "Барьер-6", 3 штуки.
Сменная кассета Барьер-6 «для жесткой воды» благодаря повышенному содержанию ионообменной смолы более эффективно снижает жесткость
741 руб
Раздел: Фильтры для воды
Машина-каталка "Авторалли", цвет: синий.
С такой каталкой, которая очень похожа на автомобиль марки BMW, любой ребенок почувствует себя участником соревнований по авторалли.
1073 руб
Раздел: Каталки

65. Чем мозг отличается от компьютера?

66. Акустоэлектроника (Доклад)

67. Ремонт и регулировка мониторов для компьютеров

68. Эниология как паранаука (Доклад)

69. Картофель (как важная кормовая и техническая культура) (Доклад)

70. Социально-психологический тренинг (Доклад)
71. Т.Парсонс: Аналитический реализм и понимание задач социологической теории (Доклад)
72. Физические основы квантовой механики

73. Сверхпроводники (Доклад)

74. Физические основы действия современных компьютеров

75. Введение в физику твердого тела. Начало квантовой механики

76. О вреде курения и алкоголизма (Доклад)

77. Что такое лечебное голодание (Доклад)

78. Физиогномика (отрывок из работ Аристотеля) ([Доклад])

79. Философия, религия и наука и их соотношения в философском знании (Доклад)

80. Роберт Оуэн - социалист-утопист (Доклад)

Адаптер Navington для автокресел Maxi-Cosi, универсальный.
Адаптер позволяет установить автокресло-переноску на шасси коляски Navington.
730 руб
Раздел: Прочие
Развивающая игра "Учимся считать".
"Учимся считать" - это развивающая игрушка для детей в возрасте от 3-х лет. Игра поможет ребёнку выучить цифры от 1 до 5 и
549 руб
Раздел: Счетные наборы, веера
Точилка электрическая Attache Selection, 220 В.
Точилка электрическая. Работает от сети 220 В. Оснащена большим контейнером для стружки и отделением для карандаша. Предназначена для
2037 руб
Раздел: Точилки

81. Зарождение философской традиции (Доклад)

82. Крахмал (Доклад)

83. Нефть (Доклад)

84. Российская банковская система после Октябрьской революции 1917г. (Доклад)

85. Дилинг в современных российских условиях (Доклад)

86. Фьючерсные операции товарных бирж в России (Доклад)
87. Порядок исчисления и уплаты в бюджет налога на имущество предприятий (Доклад)
88. Появление денег (Доклад)

89. Адам Смит (Доклад)

90. Кейнс и кейнсианство (Доклад)

91. Использование маркетингового подхода при выживании ВУЗов в современных условиях (Доклад)

92. Маркетинговое исследование рынка персональных компьютеров

93. Анализ макроэкономических показателей США (Доклад)

94. Подходы к поэтапному формированию платежного союза (Доклад)

95. ЭКЮ - (European Currency Unit) (Доклад)

96. Расчет конкурентоспособности отечественных фирм, производящих компьютеры

Конструктор электронный ЗНАТОК "Первые шаги в электронике. Набор А" (15 схем).
Вам будет предложено собрать свой первый фонарик, первый вентилятор, провести первые эксперименты с магнитом — всего 15 разных проектов,
892 руб
Раздел: Инженерные, научно-технические
Конструктор "Row Boat Kit".
Конструктор для сборки действующей модели «Весельная лодка». Каждый мальчишка, увидев хитроумный механизм, пытается его разобрать, чтобы
317 руб
Раздел: Инженерные, научно-технические
Доска пеленальная "Гном".
Доска для пеленания с жестким деревянным каркасом. Легко устанавливается на перила кроватки, стол, комод или другую устойчивую
789 руб
Раздел: Пеленальные столики, доски

97. Структура управления организацией, ориентированная на решение стратегических проблем (Доклад)

98. Использование компьютеров в управлении предприятием

99. Предпринимательские потребности (Доклад)

100. Монополии (Доклад)


Поиск Рефератов на сайте za4eti.ru Вы студент, и у Вас нет времени на выполнение письменных работ (рефератов, курсовых и дипломов)? Мы сможем Вам в этом помочь. Возможно, Вам подойдет что-то из ПЕРЕЧНЯ ПРЕДМЕТОВ И ДИСЦИПЛИН, ПО КОТОРЫМ ВЫПОЛНЯЮТСЯ РЕФЕРАТЫ, КУРСОВЫЕ И ДИПЛОМНЫЕ РАБОТЫ. 
Вы можете поискать нужную Вам работу в КОЛЛЕКЦИИ ГОТОВЫХ РЕФЕРАТОВ, КУРСОВЫХ И ДИПЛОМНЫХ РАБОТ, выполненных преподавателями московских ВУЗов за период более чем 10-летней работы. Эти работы Вы можете бесплатно СКАЧАТЬ.