Курсова робота на тему: «КВАНТОВИЙ КОМПЮТЕР»

Зміст

Вступ    3

Розділ І. Теоретичні відомості про квантову фізику    5

1.1. Про народження квантової фізики    10

1.2. Квантова теорія твердого тіла – наукова база мікроелектроніки і наноелектроніки    12

1.3. Виникнення ідеї про квантові обчислення    15

1.4. Основні чинники, що визначають прискорення квантових обчислень    17

Розділ ІІ. Структура квантового комп’ютера    20

2.1. Загальні вимоги до елементної бази квантового комп’ютера    21

2.2. Основні напрями в розвитку елементної бази квантового комп’ютера    22

2.3. Інші пропоновані варіанти елементної бази квантового комп’ютера    25

2.4. Деякі невирішені проблеми    29

Розділ ІІІ. Квантовий комп’ютер на ядерних спинах в кремнії    31

3.1. Конструкція кубіта.    31

3.2. Індивідуалізація кубітів і однокубітні операції.    33

3.3. Взаємодія кубітів і двокубітные операції.    34

Розділ IV. Квантовий комп’ютер на електронному резонансі спину в структурах Ge–Si (D. Di Vincenzo, 1999)    38

4.1. Відмінності КК з електронним резонансом спину.    38

4.2. Конструкція ЕСР кубіта.    39

4.3. Однокубітні операції.    41

4.4. Двокубітні операції.    41

4.5. Детектування резонансу спину МДП транзисторами.    43

4.6. Вплив орієнтації підкладки кремнію.    44

Список використаної літератури    49

Вступ

Цифрові електронні комп’ютери, що широко використовуються в даний час, створені за допомогою напівпровідникових технологій. Такі комп’ютери звичайно є сукупністю елементів тільки з двома можливими логічними станами «0» і «1» — так званих бітів (binary digits = bits), вентильних елементів, і з’єднань між ними. Такі комп’ютери, в яких логічні операції проводяться з цими класичними, з погляду фізики, станами в даний час прийнято називати класичними.

Проте вже достатньо давно було знайдене, що ці класичні комп’ютери не можуть справитися з деякими дуже важливими задачами. Прикладами таких задач є пошук в неструктурованій базі даних, моделювання еволюції квантових систем (наприклад ядерні реакції) і, нарешті, факторизація великих чисел.

Інтерес до останньої задачі зв’язаний з тим, що практично всі сучасні шифри для секретного листування засновані на цій математичній процедурі.

Для зламування вже існуючого коду необхідна робота класичного комп’ютера в перебігу декількох років. Передбачуване експоненціальне збільшення рахунку у разі виникнення квантового комп’ютера сильно стривожила «секретну світову спільноту» і воно стало вкладати чималі засоби в дослідження і розробки в області квантового комп’ютера і квантових обчислень.

Ідея квантових обчислень вперше була виказана Ю. И. Маніним в 1980 році, але активно ця проблема стала обговорюватися після появи в 1982 році статті американського фізика-теоретика Р. Фейнмана [2]. В цих роботах було запропоноване використовувати для обчислень операції із станами квантової системи. Автори звернули увагу на те, що кожний стан квантової системи на відміну від класичної може знаходиться в стані суперпозиції. В термінах класичного комп’ютера квантовий біт (quantum bit = кубіт) відповідно до законів квантової механіки може знаходитися одночасно в стані «0» і «1».

Найпопулярнішою у відповідній літературі спробою пояснення цієї «дивності» квантового миру проводиться на прикладі спину електрона, найбільш яскраво що виявляється в експериментах ядерного магнітного резонансу (ЯМР). Цю властивість електрона часто зображають у вигляді обертання дзиги з віссю обертання, направленою вгору або вниз. Спин вгору можна прийняти за одиницю, спин вниз за нуль. Але виявляється можна показати математично, що електрон може також знаходитися в «примарному подвійному стані», стані СУПЕРПОЗИЦІЇ, В ЯКОМУ СПИН ЯК БИ ДИВИТЬСЯ ОДНОЧАСНО ВГОРУ І ВНИЗ. Це у свою чергу означає що цей стан є одночасно нуль і одиниця. Якщо тепер виконувати обчислення за допомогою цього електрона, то вони виконуватимуться з одночасним використовуванням нуля і одиниці, тобто дві обчислювальні дії так би мовити «за ціну одного».

Розділ І. Теоретичні відомості про квантову фізику

Щоб побудувати квантовий комп’ютер, необхідно мати спосіб здійснювати два типи вентилів: 1) будь-які повороти вектора |Y(0)>; 2) контрольований одним (контролюючим) кубітом поворот іншого (контрольованого) кубіта [4]. Повороти кубіта виконуються під впливом зовнішнього резонансного поля. Квантова еволюція стану кубіта |Y(t)> скоюється згідно рівнянню Шредінгера


де


— енергія взаємодії дипольного моменту m кубіта і зовнішнього резонансного електричного поля (наприклад, лазера). Приведене рівняння легко розв’язується і дає результат:


Хай в початковий момент кубіт находиться в змозі |0> (тобто а(0)=1, b(0)=0). Тоді


а вірогідність знайти кубіт у момент t в станах |0> і |1> рівні

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

Kvantovyj Komp (496.5 KiB, Завантажень: 2)

Сторінка: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
завантаження...
WordPress: 23.54MB | MySQL:26 | 0,329sec