Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бауместер Д. -> "Физика квантовой информации" -> 51

Физика квантовой информации - Бауместер Д.

Бауместер Д., Экерт А., Цайлингер А. Физика квантовой информации — М.: Постмаркет, 2002. — 376 c.
ISBN 5-94057-017-8
Скачать (прямая ссылка): fizikakvantovoyinformacii2002.pdf
Предыдущая << 1 .. 45 46 47 48 49 50 < 51 > 52 53 54 55 56 57 .. 151 >> Следующая

Таблица 4.1. Вехи развития квантовой компьютерной технологии
Тип оборудования Число требуемых кубитов Число шагов до наступления декогерентности Статус
Квантовая криптография 1 1 Реализовано
Квантовая криптография, основанная на перепутывании 2 1 Продемонстрирован
Квантовый логический элемент С-НЕ 2 1 Продемонстрирован
Комплекс логических элементов 2 2 Продемонстрирован
Алгоритм Дойча 2 3 Продемонстрирован
Удвоение емкости канала 2 2 Близко к реализации
Телепортация 3 2 Продемонстрирована
Обмен перепутыванием 4 1 Продемонстрирован
Станция повторения для квантовой криптографии несколько несколько Теория еще неполна
Квантовое моделирование несколько несколько Простые эксперименты
Алгоритм Гровера с игрушечными данными 3 + 6+ Продемонстрированы с ЯМР
Сверхточные стандарты частоты несколько несколько Обозримое будущее
Очищение перепутывания несколько несколько Обозримое будущее
Алгоритм Шора с игрушечными данными 16+ ТЫСЯЧИ+
Квантовая машина для факторизации сотнн сотни
Универсальный квантовый компьютер ТЫСЯЧИ+ ТЫСЯЧИ +
Введение в квантовые вычисления 137
Тем не менее, одним рывком проблемы не будут решены. Текущая задача состоит не в том, чтобы построить полностью завершенный универсальный квантовый компьютер, а в том, чтобы перейти от экспериментов, в которых мы можем наблюдать квантовые явления к экспериментам, где мы можем их нужным образом контролировать. Простые квантовые логические элементы, состоящие из двух кубитов, уже реализованы в лабораториях в Европе и в США. Следующее десятилетие должно принести контроль над несколькими кубитами, и без сомнения, наш новый способ использования природы должен будет начать приносить плоды. Например, известно, что простые квантовые сети могут предоставить более стабильные стандарты частот [126] (см. раздел 7.6). Некоторые возможные вехи в развитии квантовой компьютерной технологии представлены в таблице 4.1.
4.1.5 Более глубокие приложения
Когда физика вычислений впервые систематически исследовалась в 1970-х, основным опасением было то, что квантово-механические эффекты могут привести к фундаментальным ограничениям на точность, с которой физические объекты могут реализовывать свойства битов, логических ячеек, композиций операций и т.д., которые появляются в абстрактной и математически сложной теории вычислений. Поэтому были опасения, что мощь и элегантность теории, ее основополагающие концепции - такие как вычислительная универсальность
- ее важные результаты - такие, как теорема остановки Тьюринга и более современная теория вычислительной сложности - могут оказаться всего лишь плодами чистой математики, не имеющими в действительности отношения к чему-либо в природе.
Исследования, которые мы обсуждали, не только доказали, что эти опасения беспочвенны, но и в каждом случае блестяще обосновали лежащие в основе соображения, - так полно, как двадцать лет назад никто не мог и мечтать. Как уже объяснялось, квантовая механика не устанавливает ограничений на то, какие классические вычисления могут быть осуществлены в природе, а разрешает их все, и к тому же предоставляет новые режимы вычислений, в том числе алгоритмы, выполняющие задачи, которые не могут быть выполнены никаким классическим компьютером (такие как абсолютно надежная криптография с открытым ключом). Что касается стройности теории, то исследователи в этой области привыкли к тому факту, что реальная теория вычислений более самосогласованна и гораздо более естественна, чем можно было когда-либо ожидать от ее классического приближения, согласуется с фундаментальными теориями в других
138 Концепция квантовых вычислений
областях. Даже на самом простом уровне, слово «квантовый» обозначает то же, что и слово «бит» - элементарная порция - и это отражает тот факт, что полностью классические системы, подверженные общей нестабильности, известной как «хаос», абсолютно не поддерживают цифровые вычисления (так что даже машины Тьюринга, теоретические прототипы всех классических компьютеров, втайне всегда были квантово-механическими!). Гипотеза Черча-Тьюринга в классической теории (о том, что все «естественные» модели вычислений по существу эквивалентны) никогда не была доказана. Ее аналог в квантовой теории вычислений (принцип Тьюринга, гласящий что универсальный квантовый компьютер может смоделировать поведение любой конечной физической системы) был напрямую доказан в статье Дойча в 1985 году [124]. В квантовом случае был доказан еще более сильный результат (также высказанный в качестве гипотезы, но никогда не доказанный в классическом случае), а именно что такое моделирование всегда может быть осуществлено за время, которое является, самое большое, полиномиальной функцией времени, требующегося для физической эволюции.
К числу многих ответвлений теории квантовых вычислений в очевидно далеких областях относится их связь с философией и практикой математических доказательств. Проведение вычисления, которое приводит к определенному результату, эквивалентно доказательству того, что наблюдаемый результат является одним из возможных результатов вычисления. Поскольку мы можем описывать операции компьютера математически, то такое доказательство всегда может быть переведено в доказательство некоторой математической теоремы. Это было верно и в классическом случае, но в отсутствие интерференционных эффектов всегда можно проследить шаги вычисления, и таким образом произвести доказательство, которое удовлетворяет классическому определению: последовательность предложений, каждое из которых есть либо аксиома, либо следует из предыдущих предложений в последовательности в соответствии со стандартными правилами логических умозаключений. Теперь мы должны оставить это определение. В дальнейшем доказательство должно рассматриваться как процесс - само вычисление, а не его запись - поскольку мы должны принять, что в будущем квантовые компьютеры будут доказывать теоремы методами, которые ни человеческий мозг, ни какой-либо другой арбитр не будет в состоянии проверить шаг за шагом, поскольку если бы «последовательность предложений», соответствующая такому доказательству была бы распечатана, то бумага много раз заполнила бы наблюдаемую вселенную. Более детальное обсуждение глубоких свойств квантовых вычислений может быть найдено в [127].
Предыдущая << 1 .. 45 46 47 48 49 50 < 51 > 52 53 54 55 56 57 .. 151 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed