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

Промышленность и Производство Промышленность и Производство     Технология Технология

Архитектура квантовых компьютеров

Гуашь "Классика", 12 цветов.
Гуашевые краски изготавливаются на основе натуральных компонентов и высококачестсвенных пигментов с добавлением консервантов, не
170 руб
Раздел: 7 и более цветов
Мыло металлическое "Ликвидатор".
Мыло для рук «Ликвидатор» уничтожает стойкие и трудно выводимые запахи за счёт особой реакции металла с вызывающими их элементами.
197 руб
Раздел: Ванная
Пакеты с замком "Extra зиплок" (гриппер), комплект 100 штук (150x200 мм).
Быстрозакрывающиеся пакеты с замком "зиплок" предназначены для упаковки мелких предметов, фотографий, медицинских препаратов и
148 руб
Раздел: Гермоупаковка

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) Факультет КИБЕРНЕТИКИ Кафедра «Компьютерные системы и технологии» РЕФЕРАТ по курсу: Архитектура ВСна тему: Архитектура квантовых компьютеров. Студент группы К9-122 Островский А.В. Москва 2001 СодержаниеВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1: История появления теории квантовых компьютеров: 1. Рождение квантовой физики; 2. Появление теории квантовых компьютеров; 3. Квантовая физика и квантовая информатика; ГЛАВА 2: Принципы и понятия, положенные в основу работы квантовых компьютеров: 1. Единицы квантовой информации. Кубит; 2. Единицы квантовой информации. Квантовый регистр; 3. Квантовая коррекция ошибок в квантовом компьютере;ГЛАВА 3: Архитектура квантовых копьютеров: 1. Принципиальная схема квантового компьютера; 2. Общие требования к элементной базе квантового компьютера; 3. Основные направления в развитии элементной базы квантовых компьютеров: 1. Квантовые компьютере на основе ионов, захваченных ионными ловушками; 2. Квантовые компьютеры на основе молекул органических жидкостей с косвенным скалярным взаимодействием между ними и методов ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для управления кубитами; 3. Квантовые компьютеры на основе зарядовых состояний куперовских пар; 4. Твердотельные ЯМР квантовые компьютеры; ГЛАВА 4: Перспективы развития квантовых компьютеров: 1. Нерешенные проблемы на пути построения квантовых компьютеров; 2. Квантовая связь и криптография; 3. Будущее квантовых компьютеров; ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА ВВЕДЕНИЕ Элементная база современных информационных систем построена на лампах, транзисторах, лазерах, фотоэлементах, являющихся классическими, в том смысле, что их внешние параметры (токи, напряжение, излучение) являются классическими величинами. С этими величинами связываются информационные символы, что позволяет отображать информационные процессы на физические системы. Аналогично, информационные символы можно связать с дискретными состояниями квантовых систем, подчиняющихся уравнению Шредингера, а с их управляемой извне квантовой эволюцией связать информационный (вычислительный) процесс. Такое отображение превращает квантовую систему (частицу) в квантовый прибор. Совокупность квантовых приборов, используемых для построения квантовых информационных систем, можно назвать квантовой элементной базой. ГЛАВА 1. История появления теории квантовых компьютеров 1. Рождение квантовой физики. В канун XX века 14 декабря 1900 года немецкий физик и будущий нобелевский лауреат Макс Планк доложил на заседании Берлинского физического общества о фундаментальном открытии квантовых свойств теплового излучения. Этот день считается днем рождения квантовой теории. В физике родилось понятие кванта энергии и среди других фундаментальных постоянных поля вилась постоянная Планка h = 1,38062 10-23Дж/К. В 1925 году В.Гайзенберг предложил матричный вариант квантовой механики, а в 1926 году Э.Шредингер сформулировал свое знаменитое волновое уравнение для описания движения электрона во внешнем поле. В это же время Э.Ферми и П.Дирак получили квантово-статистическое распределение для электронного газа, учитывающее при заполнении отдельных квантовых состояний квантовый принцип, сформулированный тогда же В.П

аули. Анализ квантовомеханической задачи о движении электрона во внешнем периодическом поле, создаваемом атомными остатками в кристаллической решетке, выполненный Ф.Блохом в 1928 году, показал, что электронный энергетический спектр в кристаллическом твердом теле имеет зонную структуру. Это привело к существенным изменениям наших представлений о Природе вообще и о твердом теле, в частности. 2. Появление теории квантовых компьютеров. Кардинально новой оказалась идея о квантовых вычислениях, впервые высказанная советским математиком Ю.И.Маниным в 1980 году, и которая стала активно обсуждаться лишь после опубликования в 1982 году статьи американского физика-теоретика нобелевского лауреата Р.Фейнмана. Он обратил внимание на способность изолированной квантовой системы из L двухуровневых квантовых элементов находиться в когерентной суперпозиции из 2L булевых состояний, характеризующейся 2L комплексными числами и увеличенной до 2L размерностью соответствующего гильбертова пространства. Ясно, что для описания такого квантового состояния в классическом вычислительном устройстве потребовалось бы задать 2L комплексных чисел, то есть, понадобились бы экспоненциально большие вычислительные ресурсы. Отсюда был сделан обратный вывод о том, что эффективное численное моделирование квантовых систем, содержащих до сотни двухуровневых элементов, практически недоступно классическим компьютерам, но может эффективно осуществляться путем выполнения логических операций на квантовых системах, которые действуют на суперпозиции многих квантовых состояний. Поскольку законы квантовой физики на микроскопическом уровне являются линейными и обратимыми, то и соответствующие квантовые логические устройства оказываются также логически и термодинамически обратимыми, а квантовые вычислительные операции представляются унитарными операторами (или матрицами 2L 2L) в 2L-мерном гильбертовом пространстве. Квантовые вентили аналогичны соответствующим обратимым классическим вентилям, но в отличие от классических они способны совершать унитарные операции над суперпозициями состояний. Выполнение унитарных логических операций предполагается осуществлять с помощью соответствующих внешних воздействий, которыми управляют классические компьютеры. 3. Квантовая физика и квантовая информатика Возможность построения квантовых компьютеров и систем связи подтверждается современными теоретическими и экспериментальными исследованиями. Новая техника XXI в. рождается путем синтеза новых идей в математике, физике, информатике, технологии. Взаимодействие фундаментальных отраслей науки и технологии, рождающее новую технику, показано в таблице 3. Важно подчеркнуть, что в процессе решения задач квантовой информатики происходит развитие и углубление понимания основ квантовой физики, подвергаются новому анализу и экспериментальной проверке основные ее проблемы - локальности (причинности), скрытых параметров, реальности, неопределенности, дополнительности, измерений, коллапса волновой функции. ГЛАВА 2: Принципы, положенные в основу работы квантовых компьютеров 2.1 Единицы квантовой информации.

Кубит. Любая классическая двухуровневая система, как и квантовая, имеет основное 0? и не основное 1? базисные состояния. Примером классической двухуровневой системы является известный в микроэлектронике инвертор, осуществляющий операцию НЕ. В зависимости от того заняты ли эти состояния с вероятностями P(0) = 1, P(1) = 0 или P(0) = 0, P(1) = 1, мы имеем булевые логические состояния "0" или "1". В квантовом случае возникает намного более богатая ситуация. Волновая функция квантовых состояний двухуровневой системы - квантового бита, получившего в дальнейшем название кубита (qua um bi или qubi ), может представлять собой суперпозицию базисных состояний (вектор состояния) следующего вида ? = ? 0? ? 1?, где ?,? - комплексные амплитуды состояний, при этом ? 2 ? 2 = 1. Помимо вероятностей P(0) = ? 2 и P(1) = ? 2, заполнения базисных состояний 0? и 1?, состояние кубита характеризуется когерентными или интерференционными слагаемыми в вероятности состояния ?, определяемых произведениями комплексных амплитуд ? и ? ?. Состояние квантового бита в отличие от классического может изменяться не только путем изменения вероятностей P(0) и P(1), но и более тонко путем изменения амплитуд состояний ? и ?, что соответствует поворотам вектора состояния ? в так называемом гильбертовом двухмерном пространстве состояний. В этом и состоит принципиальное различие классического и квантового бита. Двум значениям кубита могут соответствовать, например, основное и возбужденное состояния атома, направления вверх и вниз спина атомного ядра, направление тока в сверхпроводящем кольце, два возможных положения электрона в полупроводнике, различающихся поляризацией фотона или фазой сверхпроводника. Квантовая система может быть макроскопической (сверхпроводники, сверхтекучие жидкости, бозе-газ), отдельной атомной частицей или колебательной модой: Простейшим случаем двухуровневой квантовой системы является спин ядра атома или электрона I = Ѕ в постоянном внешнем поле B0: два уровня энергии и состояния соответствуют проекциям спина на направление B0 (рис. 1). Рис. 1. Состояния спина Iz = ±Ѕ - и его уровни энергии E0,1 = ±?iB0/2во внешнем поле B0 представляют логические состояния кубита 0> и 1> Два оптических уровня энергии и состояния электрона в ионе также могут быть выбраны в качестве двух состояний кубита (рис. 2). Рис. 2. Состояния иона Са , соответствующие уровням энергии 2S1/2 (основной) и 2D5/2 (метастабильный) выбраны за логические 0> и 1>. Числа у стрелок показывают длину волны лазера, вызывающего переход, и время жизни иона на соответствующем уровне 2.2 Единицы квантовой информации. Квантовый регистр. Квантовый регистр устроен почти так же, как и классический. Это цепочка квантовых битов, над которыми можно проводить одно- и двухбитовые логические операции (подобно применению операций НЕ, 2И-НЕ и т.п. в классическом регистре). Рис. 3. Квантовый регистр - цепочка квантовых битов. Одно- или двухкубитовые квантовые вентили ( O 1/2, O , C O и др.) осуществляют логические операции над кубитами или парами кубитов. К базовым состояниям квантового регистра, образованного L кубитами, относятся, так же как и в классическом, все возможные последовательности нулей и единиц длиной L.

Почему мы должны допускать, что их передача при выполнении вычислений предел вычислительных задач? Оказывается, что не должны. Как я объясню в главе 9, квантовые компьютеры могут выполнять вычисления, которые ни один математик (человек) никогда, даже в принципе, не сможет выполнить. В работе Тьюринга неявно выражено его ожидание, что то, что «естественно сочли бы вычислимым», могло бы, по крайней мере в принципе, быть вычисленным и в природе. Это ожидание эквивалентно более сильной физической версии гипотезы Черча-Тьюринга. Математик Роджер Пенроуз предложил назвать его принципом Тьюринга: Принцип Тьюринга (для абстрактных компьютеров, имитирующих физические объекты) Существует абстрактный универсальный компьютер, репертуар которого включает любые вычисления, которые может осуществить любой физически возможный объект. Тьюринг считал, что «универсальный компьютер», о котором идет речь,P это универсальная машина Тьюринга. Чтобы принять во внимание более широкий репертуар квантовых компьютеров, я сформулировал принцип в такой форме, которая точно не определяет, какой частный «абстрактный компьютер» выполняет вычисления

1. Сравнение архитектуры POWER с другими RISC архитектурами.

2. Архитектура персонального компьютера

3. Компьютеры SPARC-архитектуры

4. Архитектура персональных компьютеров

5. Архитектура и основные характеристики персонального компьютера

6. Архитектура Древнего Рима
7. Архитектура: Ле Корбюзье
8. Готический стиль в архитектуре Западной Европы

9. Архитектура Древней Греции (V в.до н. э.)

10. Архитектура Москвы. Модерн

11. Проблема ансамбля в архитектуре XVII века (барокко)

12. Архитектура (шпаргалки)

13. Чудеса архитектуры

14. Романская архитектура

15. Ландшафтная архитектура пришкольного двора

16. История компьютера и компьютерной техники

Похвальный лист, с пометкой "Министерство образования и науки Российской Федерации", 200 штук.
Формат: А4. Ориентация: горизонтальная. Бумага: мелованная матовая, плотностью 140 г/м2. В упаковке: 200 штук.
1024 руб
Раздел: Похвальные листы
Сменный фильтр "Барьер-6" (2 штуки).
Сменная кассета Барьер-6 «для жесткой воды» благодаря повышенному содержанию ионообменной смолы более эффективно снижает
461 руб
Раздел: Фильтры для воды
Караоке песенки В. Шаинского.
Какая игрушка превратит любой день в праздник? Конечно, удивительный микрофон-караоке! Подпевая любимым мультяшкам, малыши смогут
301 руб
Раздел: Микрофоны

17. Формирование эстетической ценности массового сознания в сфере архитектуры

18. Египетские мотивы в архитектуре Санкт-Петербурга

19. Чудеса архитектуры

20. Архитектура Московского Кремля XIV-XVI вв. /с фотографиями/

21. Развитие архитектуры материнских плат для PC

22. Архитектура ПК
23. Архитектура Flash-памяти
24. Анализ структур, характеристик и архитектур 32-разрядных микропроцессоров

25. Архитектура сотовых сетей связи и сети абонентского доступа

26. Краткая история появления параллелизма в архитектуре ЭВМ

27. Архитектура Cray-1

28. Архитектура Казахстана

29. Архитектура Марокко

30. "Правило о пяти чинех архитектуры Иакова Бароция Девигнола" - первая архитектурная грамматика Петровского времени

31. Архитектура XVIII века

32. Архитектура Руси

Мешок для обуви "Мерцающие звезды", 33х40 см.
Мешок для обуви. Размер: 33х40 см.
315 руб
Раздел: Сумки для обуви
Доска магнитно-маркерная, 120х90 см.
Доска имеет магнитную поверхность. Алюминиевая рамка соединяется пластиковыми уголками, имеет регулируемые элементы крепления,
3010 руб
Раздел: Доски магнитно-маркерные
Фигурка декоративная, музыкальная "Лошадка", 22x7x21 см.
Лошадка-качалка декоративная, музыкальная, с функцией движения и раскачивания, с механическим заводом. Размер: 22x7x21 см. Материал: полистоун.
857 руб
Раздел: Миниатюры

33. Графические материалы как источник по истории архитектуры помещичьей и крестьянской усадеб в России XVII в.

34. Русская архитектура и градостроительство в Северо-Восточной Азии в ХХ в.:векторы взаимовлияний

35. Особенности Венецианской школы архитектуры эпохи возрождения

36. Готическая архитектура

37. Архитектура Китая

38. Классицизм в архитектуре Санкт-Петербурга
39. Китайская архитектура
40. Замковая архитектура и собор Нотр-Дам в Шартре

41. Архитектура французских провинций

42. Готическая архитектура Нормандии и Западной Франции

43. Протоготика и ранние формы готической архитектуры

44. Освоение наследия древнерусского искусства в архитектуре рубежа XIX-XX вв.

45. Стиль барокко в русском искусстве, архитектуре, литературе и музыке

46. Архитектура России

47. Архитектура Новгорода и Пскова. Звонницы и крыльца

48. Десять выдающихся архитекторов и произведений архитектуры XX века

Ручки гелевые "Lipari", 30 цветов.
Набор ручек гелевых. В наборе: 30 цветов (0,5 мм - 4 штуки, 0,8 мм - 6 штук, неон - 6 штук, флуоресцентные - 6 штук, металлик 1 мм - 8
311 руб
Раздел: Цветные
Подарочный набор "Покер", арт. 42449.
Подарочный набор "Покер" безусловно будет тем самым неизбитым презентом, произведённым из дерева. Регулярно удалять пыль сухой,
1292 руб
Раздел: VIP-игровые наборы
Клей универсальный UHU "Twist&Glue", 90 мл, арт. 38850.
Склеивает металл, бумагу, дерево, текстиль, стекло, керамику, пробку, большинство пластиков и кожу. Не подходит для ремонта кожаной
350 руб
Раздел: Универсальный

49. Архитектура Византии

50. Шпоры по культурологии, архитектура

51. Судьбы ренессансной традиции в средневековой культуре. Итальянские формы в русской архитектуре XVI века

52. Проблемы средового подхода к современной московской архитектуре

53. Архитектура Москвы

54. Влияние ролевых компьютерных игр на формирование психологической зависимости человека от компьютера
55. Архитектура брэндов компании
56. Архитектура Москвы

57. Архитектура

58. Архитектура Санкт-Петербурга XVIII века

59. Архитектура древней Греции

60. Итальянские ученые об архитектуре Армении

61. Основы архитектуры

62. архитектура Брунеллески в период Раннего Возрождения

63. Опыт строительства и эксплуатации скважин сложной архитектуры в ОАО «Татнефть»

64. Перспективные архитектуры генетического поиска

Подушка-накладка на ремень безопасности.
Мягкая и удобная подушка для автомобиля Roxy-Kids позволит ребенку комфортно отдохнуть во время долгого автомобильного
313 руб
Раздел: Безопасность ребенка
Бейдж с магнитом, 54x90 мм.
Просто крепится к любой одежде при помощи двойного магнита, не повреждая ткань. Сделан из плотного ПВХ со сменным вкладышем. Внимание!
364 руб
Раздел: Бейджи, держатели, этикетки
Рюкзак-кенгуру "Baby Active Lux", вишневый.
Анатомический рюкзак-кенгуру "BabyActive Lux" повышенной комфортности сочетает в себе сумку-переноску для новорожденных и
3556 руб
Раздел: Рюкзак-кенгуру

65. Архитектура процессора

66. Архитектуры AppleTalk и ArcNet

67. Обзор сетевых архитектур

68. Процессоры. История развития. Структура. Архитектура

69. Графическая нотация для документирования информационной архитектуры и взаимодействий пользователя с веб-сайтом

70. Обзор архитектуры процессоров Intel
71. Спецификация каркаса информационной системы с распределенной архитектурой
72. Архитектура последних моделей семейства AS/400

73. Об “арифметических возможностях” компьютера и “компьютерных возможностях” арифметики

74. Краткая история появления параллелизма в архитектуре ЭВМ

75. Архитектура итальянского Возрождения

76. Архитектура Нидерландов

77. Классицизм петербургской архитектуры начала XIX века

78. Архитектура Италии 15 века

79. Архитектура Санкт-Петербурга XVIII века

80. Развитие архитектуры в Древней Греции и Древнем Риме

Табурет "Плетенка" складной (большой).
Табурет, сделанный из пластмассы высокого качества. Ширина: 310 мм. Длина: 270 мм. Высота: 445 мм. Размеры сидения: длина - 230 мм, ширина
450 руб
Раздел: Стульчики
Шкатулка-фолиант "Книга Соломона", 21x13x5 см.
Шкатулка-фолиант выполнена в виде старой книги. Обложка шкатулки выполнена из кожзаменителя. Такая шкатулка послужит оригинальным, а
677 руб
Раздел: Шкатулки сувенирные
Кресло детское мягкое "Мяу-Мяу".
Кресло-игрушка "Мяу-Мяу" (Кошечка) - яркое и оригинальное кресло для детской комнаты, выполненное с использованием вышивальной
1442 руб
Раздел: Качели, кресла-качалки, шезлонги

81. Корпоративная архитектура и ее составляющие

82. Московский стиль в прижелезнодорожной архитектуре Дальнего Востока

83. Архитектура Великобритании

84. Архитектура и принцип работы видеоадаптера

85. Архитектура материнских плат

86. Архитектура промышленной сети BitBus
87. Архитектура системы X-Com
88. Архитектура ЭВМ

89. Архитектура ЭВМ

90. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем

91. Архитектуре ЭВМ

92. Исследование архитектуры современных микропроцессоров и вычислительных систем

93. Разработка приложений архитектуры клиент-сервер при помощи SQL

94. Архитектура Древнего Египта

95. Развитие архитектуры и топографии Стамбула

96. Архитектура Венеции

Стиральный порошок "Аист", автомат, 4000 г.
Бесфосфатный стиральный порошок. Предназначен для стирки изделий из х/б, льняных, синтетических и смесовых тканей в стиральных машинах
453 руб
Раздел: Стиральные порошки
Детский шезлонг качалка "Счастливый лягушонок".
Характеристики: - дуга со съемными игрушками; - электронный блок, два режима: музыка и вибрация; - работает в совместном режиме
2224 руб
Раздел: Качели, кресла-качалки, шезлонги
Щипцы кулинарные "Paterra", силиконовые.
Силиконовые щипцы предназначены для комфортных манипуляций с приготавливаемым продуктом. Щипцами удобно переворачивать мясо, тефтели,
323 руб
Раздел: Щипцы

97. Архитектура Древнего Египта

98. Архитектура Киевской Руси

99. Архитектура Франца Хайтмана

100. Готический стиль в французской архитектуре


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.