МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
фізичний ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА Фізики НАПІВПРОВІДНІКІВ
БІЛАНІЧ РОСТИСЛАВ МИХАЙЛОВИЧ
КВАНТОВІ КОМП'ЮТЕР
Курсова робота
Викладач:
Молнар О.О.
Ужгород-2006
ВСТУП
РОЗДІЛ 1. ІСТОРІЯ Виникнення квантової комп'ютерів
1.1.Історія Виникнення квантової комп'ютерів
1.2.Структура квантових комп'ютерів
1.2.1.Квантовій біт
1.2.2.Квантовій Регистр
1.3.Прінціпі роботи квантового комп'ютера
РОЗДІЛ 2.КВАНТОВІЙ КОМП'ЮТЕР НА ЯДЕРНИХ СПІНАХ У КРЕМНІЮ
2.1.Особлівості кубітів
2.1.1.Конструкція кубіта
2.1.2.Індівідуалізація кубітів и однокубітні Операції
2.1.3.Взаємодія кубітів и двохкубітні Операції
РОЗДІЛ 3.КВАНТОВІЙ КОМП'ЮТЕР НА Електрон СПІНОВОМУ РЕЗОНАНСІ В СТРУКТУРАХ Ge-Si
3.1.Відмінності квантового комп'ютера з Електрон спіновім резонансом (ЕСР
3.2.Конструкція ЕСР кубіта
3.3.Логічні Операції з кубітамі
3.3.1.Однокубітні Операції
3.3.2.Двохкубітні Операції
3.4.Детектування спінового резонансу МДН транзисторами
3.5.Вплів орієнтації підкладкі кремнію
РОЗДІЛ 4.НАДПРОВІДНІКОВІЙ СУПЕРКОМП'ЮТЕР
4.1.Стаціонарній ефект Джозефсона
4.2.Реалізація джозефсонівського переходу
ВИСНОВОК
СПИСОК Використаних джерел
ВСТУП
Вікорістовуючі закони квантової механікі, можна Створити принципова новий тип обчислювальних машин, Що дозволяти вірішуваті деякі Задачі, недоступні навіть самим Потужной Сучасна супер комп'ютер. Різко зроста швідкість багатьох складаний обчисления; Повідомлення, послані по лініях квантового зв'язку, Неможливо буде Ні перехопіті, НІ скопіюваті. СЬОГОДНІ Вже створені прототипи ціх квантової комп'ютерів майбутнього.
21 грудня 2001 року в Хосе (Каліфорнія) учені дослідніцького центру ІBM Алмейда вірішілі найскладнішу на сьогоднішній день проблему квантового комп'ютера. Смороду перетворилися в квантової комп'ютер розрядністю сім кубітів мільярді створеня ними в пробірці молекул. Цей комп'ютер зміг вірішіті Досить простий ВАРІАНТ математичної Задачі, Що займає центральне Місце в багатьох сучасности кріптографічніх системах ЗАХИСТУ даніх.
Метою даної курсової роботи є огляд основних джерел по темі "Квантові комп'ютери" .
РОЗДІЛ 1
ЗАГАЛЬНІ Відомості про КВАНТОВІ КОМП'ЮТЕР
1.1.Історія Виникнення квантової комп'ютерів
Тільки до середини 1990-х РОКІВ теорія квантових комп'ютерів и квантової обчисления затвердівши Як нова область науки. Як це часто Буває з великими ідеямі, доладно віділіті першовідкрівача. Очевидно, дере звернув Увага на можлівість Розробка квантової логікі угорських математик І. фон Нейман. Однак у тій годину галі НЕ булі створені не ті Що квантові, альо и звічайні, класічні, комп'ютери. А з З'явилися останніх Основні зусилля вчених віявіліся спрямовані в дерло Черга на поиск и Розробка для них нових елементів (транзісторів, а потім и інтегральніх схем), а не на Створення принципова інших обчислювальних прістроїв.
Велику Увага до проблеми Розробка квантової комп'ютерів звернув лауреат Нобелівської премії по фізіці Фейнман [1]. Завдякі Його авторитетному заклікові число фахівців, Що звернули Увага на квантові обчислення, збільшілося в Багато разів.
І все-таки Довгий годину Залишани неясно, чи можна вікорістовуваті гіпотетічну обчислювальних потужність квантового комп'ютера для пріскорення Рішення практичних завдань. Альо від у 1994 году американський математик, Співробітник фірмі Lucent Technologіes (США) П. Шор пріголомшів науковий світ, запропонувавші квантовий алгоритм, Що дозволяє проводитись швидку факторізацію великих чисел. У порівнянні з Кращим з відоміх на СЬОГОДНІ класичних методів квантовий алгоритм Шора Дає багаторазове пріскорення обчисления.
У 1996 году колега Шора по роботі в Lucent Technologіes Л. Гровер запропонував квантовий алгоритм Швидкого Поиск в неупорядкованій базі даніх. (Приклад Такої базуватися даніх - телефонна книга, у якій прізвіща абонентів розташовані не за алфавітом, а довільнім чином.) Задача Поиск, вибор оптимального елемента Серед Чисельність варіантів Дуже часто зустрічається в Економічних, військовіх, інженерніх задачах, у комп'ютерних іграх. Алгоритм Гровера дозволяє НЕ Тільки пріскоріті процес Поиск, альо и Збільшити пріблізно в два рази число параметрів, Що враховуються при віборі оптимуму.
Реальному Створення квантової комп'ютерів перешкоджала, Власне Кажучи, єдина серйозна проблема - помилки, або перешкод. Праворуч в ТІМ, Що тій самий Рівень перешкод набагато інтенсівніше псує процес квантових обчисления, Ніж класичних. Шляхи Рішення цієї Проблеми намітів у 1995 году П. Шор, розроб схему кодування квантових станів и корекції в них помилок.
1.2.Структура квантових комп'ютерів
1.2.1.Квантовій біт. Основна комірка квантового комп'ютера - квантовий біт, або, скорочено, кубіт (q-біт) [2]. Це Квантова частинками, Що має два базових стани, які позначаються 0 и 1. Двома значеннями кубіта можут відповідати, Наприклад, основний и збудженій стани атома, антіпаралельні навпростець спіну атомного ядра, напрямок Струму у надпровідному кільці, два можливости положення Електрон в напівпровідніку і т.п.
1.2.2.Квантовій Регистр. квантової Регистр побудованій Майже так само, Як и класичний. Це ланцюжок квантових бітів, над якімі можна проводитись одне-і двохбітні логічні Операції (Подібно застосуванню операцій НІ, І-НІ і т.п. у Класична регістрі).
До базових станів квантового регістра, утворення L кубітамі, відносяться, так само Як и в Класичний, Усі можліві послідовності нулів и одиниць довжина L. Усього Може буті 2 L різніх комбінацій. Їх можна вважаті записом чисел у двійковій формі від 0 до 2 L -1 и позначаті 0,1,2,3, ... 2 L -1. Однак ці базові станемо не вічерпують усіх можливіть значення квантового регістра (на відміну від класичних), оскількі існують галі и стани суперпозіції, Що задаються комплексними амплітудамі, зв'язаними умів норміровкі. Класичний аналога в більшості можливіть значення квантового регістра (за винятком базових) просто не існує.
Уявіть, Що на Регистр здійснюється Зовнішній Вплив, Наприклад, у Частину простору подані електричної імпульсі або спрямовані лазерні промені. ЯКЩО Це класичний Регистр, імпульс, Який можна розглядаті Як обчислювальних операцію, змініть L змінніх. ЯКЩО ж Це квантової Регистр, то тієї ж імпульс Може одночасно перетворіті до 2 L змінніх. Таким чином, квантової Регистр, у прінціпі, здатно обробляті інформацію в 2 L /L раз швідше в порівнянні Зі Своїм класичним аналогом.
Звідсі відразу видно, Що Маленькі квантові регістрі (L <20) можут служити Ліше для демонстрації окремого вузлів и Принципів роботи квантового комп'ютера, альо НЕ принесуть Великої практичної корісті, тому Що не зуміють обігнаті Сучасні ЕОМ, а коштуваті Будуть набагато дорожча.
1.3.Прінціпі роботи квантового комп'ютера.
Основним елементом квантового комп'ютера являється Регистр Із L кубітів. Перед качаном обчисления Усі кубіті переводящем в Деяк Початковий стан, Наприклад, "0". Потім Коженна кубіт індівідуально переводитися у змішаній стан, Що відповідає умові розв'язуваної Задачі. Після цього над регістром, Як над єдінім цілім, проводяться послідовні Операції. Результат обчислення зчітується напрікінці роботи. Таким чином, квантова комп'ютер має три Основні етапи роботи: ініціалізацію, виконан операцій над кубітамі та зчітування результату обчислен...
