ДОКЛАД
на тему:
«Что такое квантовый компьютер и возможно ли существование универсального квантового компьютера »
Балханов Александр
Содержание:
В данном докладе я постараюсь понятным языком объяснить, что такое квантовый компьютер, его принцип работы и для чего он нужен. К концу доклада я дам свое мнение на основной научный вопрос, поднимающийся в этом докладе, возможно ли существование универсального квантового компьютера и какое будущее, по моему мнению, его ждет.
1) Что такое квантовый компьютер?
- В чем отличие квантового компьютера от традиционного компьютера?
- Какие у него преимущества перед обычным компьютером?
- Квантовые алгоритмы и операторы квантового компьютера
2) Какие основные проблемы создания квантового компьютера?
- Декогеренция
- Современные квантовые компьютеры
3) Возможно ли существование универсального квантового компьютера?
- Какое будущее у квантовых компьютеров?
4) Используемый материал для доклада.
Что такое квантовый компьютер?
Какие отличия от традиционного компьютера?
Как известно, в традиционных компьютерах в роли наименьшей единицы измерения количества информации выступает бит, принимающий значение либо нуля, либо единицы. В квантовом же компьютере наименьшим элементом хранения информации выступают квантовые частицы под названием кубиты (квантовые биты), в роли которых могут быть фотоны, ионы, электроны и тд. Чем же отличается обыкновенный бит от кубита? Дело в том, что кубит, под влиянием квантовых законов, имеет свойство находится в таких состояниях как суперпозиция и квантовая запутанность. Это значит, что кубит, помимо стандартных значений нуля и единицы, может находится в неопределенном состоянии между нулем и единицей. Это значит, что до тех пор, пока мы не измерим значение кубита, он будет находится сразу во всех возможных состояниях одновременно.
Данное свойство кубитов можно объяснить на примере двухщелевого опыта с фотонами: если взять фотон и пропустить его через две щели, то он пролетит через обе из них одновременно, и в дальнейшем будет взаимодействовать с самим же собой. Чем больше фотонов мы будем пропускать, тем более нагляднее будет видно, что фотоны, проходя через щели, не просто будут попадать в какие-то точки за щелями, а будут лететь по к аждой из возможной траектории, каждая из которых будет взаимодействовать друг с другом, при этом фотоны будут находится во всех возможных состояниях одновременно, то есть в состоянии суперпозиции.
Опыт с щелями:
Интерференционная картина фотонов, прошедших через щели:
Для чего же нужны данные свойства кубита и какие преимущества они дают квантовому компьютеру перед обычными компьютерами?
Весь смысл применения квантового компьютера заключается в том, что он, засчет свойств кубитов, способен значительно быстрее решить довольно узкий класс задач, которые любой из классических компьютеров, даже самые мощные суперкомпьютеры, будут решать намного дольше по времени. Такими задачами являются поиск данных среди большого количества информации, разложение числа на простые множители и другие задачи по перебору большого количества вариантов.