Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Стин Э. -> "Квантовые вычисления " -> 34

Квантовые вычисления - Стин Э.

Стин Э. Квантовые вычисления — НИЦ: Регулярная и хаотическая динамика, 2000. — 112 c.
Скачать (прямая ссылка): kvantovievichesleniya2000.pdf
Предыдущая << 1 .. 28 29 30 31 32 33 < 34 > 35 36 37 38 39 40 .. 45 >> Следующая

представлен Мигуелем (Miguel et. al. 1996) и Баренцо (Вагепсо et. al.
1997).
Классические компьютеры надежны не вследствие своей качественной
разработки, а потому что они не чувствительны к помехам. Для того чтобы
это понять, необходимо подробно изучить работу, например, триггера или
обычного механического переключателя. Их устойчивость определяется
комбинацией процессов усиления и рассеяния: небольшое отклонение
переключателя от положения "включено" или "выключено" приводит к
появлению большой возвращающей силы со стороны пружины. Ее аналогом в
триггере являются усилители. Однако одной лишь возвращающей силы
недостаточно: при наличии консервативной силы переключатель начнет
колебаться от одного положения к другому. Не менее важно и наличие
затухания, в переключателе оно обеспечивается неупругими столкновениями
и, как следствие, излучением тепла. В триггере затухание реализуется за
счет резисторов. Однако фундаментальные законы квантовой механики
исключают перенос данных методов на квантовый компьютер. Теорема
клонирования не позволяет усиливать неопределенное квантовое состояние, а
диссипация несовместима с единичной эволюцией.
Такой фундаментальный подход привел к появлению широко распространенного
мнения о том, что квантовая механика исключает возможность защиты
квантового компьютера от случайных помех. Периодичное проецирование
состояния компьютера посредством тщательно выбранных измерений само по
себе не является достаточным (Berthiaume et. al. 1994, Miguel et. al.
1997). Однако с помощью тонкого использования информационной теории можно
найти выход из этого тупика. Идея заключается в применении к квантовым
системам методов исправления ошибок классической теории информации.
Метод исправления квантовых ошибок (QEC) был определен Стином (1996) и
независимо от него Калдербанком и Шором (Calderbank
88
Глава 9
and Shor 1996) в наиболее общем виде. Они же отметили его важность.
Некоторые из идей были несколько раньше высказаны Шором
(1995) и Стином (1996). Данные идеи связаны с "усилением зацепления",
определенным Беннеттом (Bennett et. al. 1996) и независимо Дойчем
(Deutsch et. al. 1996). Теории QEC развивали Книлл (Knill) и Лафламм
(Laflamme 1997), Екерт (Ekert) и Маккиавелло (Macchiavello 1996), Беннетт
(Bennett, et. al. 1996). В последней работе описан оптимальный
пятикубитовый код, также независимо от Беннетта открытый Лафлам-мом
(1996). Готтесман (Gottesman 1996) и Калдербанк (1997) описали общий
случай теоретического группового каркаса, из чего следовало важное
понятие стабилизатора и что также способствовало определению многих новых
кодов (Calderbank et. al. 1996 Steane 1996). Квантовая теория кодирования
поднялась на более высокий уровень своего развития с открытием Шором и
Лафламмом квантового аналога тождеств Маквильямса (MacWilliams),
описываемых классической теорией кодирования. Поскольку метод QEC
включает в себя применение сетей квантовых гейтов и измерений, то
изначально было не ясно, должны ли данные сети быть идеальными с целью
обеспечения функционирования самого метода. Важное открытие сделали Шор
(1996) и Китаев (1994): они показали, как сделать сети исправления ошибок
нечувствительными к ошибкам внутри данных сетей. Другими словами,
подобные сети "с коррекцией ошибок" нейтрализуют помех больше, чем они
создают. Методы Шора были обобщены ДиВинченцо и Шором (1996) и их
эффективность была увеличена Стином (1997). Книлл и Лафламм (1996)
предложили идею "вложенного" кодирования, являющуюся рекурсивным методом
кодирования.
Ее суть заключается в обеспечении как угодно длительного квантового
вычисления при условии нахождения отношения уровня помех к элементарной
операции ниже конечного предела. Однако это преимущество метода
обеспечивается за счет неэффективного использования квантовой памяти
(таким образом, для его реализации необходим мощный компьютер). Данное
пороговое значение величины помех было получено несколькими авторами
(Knill et. al. 1996, Aharonov and Ben-Or 1996, Gottesman et. al. 1996).
Более поздние методы коррекции ошибок описаны Книллом, Готтесманом и
Китаевым.
Открытие метода QEC приблизительно совпало с появлением связанного с ним
метода, который также обеспечивает свободную от помех передачу квантовых
состояний по каналу с помехами. Речь идет
Исправление квантовых ошибок
89
об "усилении зацепления" (Bennett et. al. 1996, Deutsch et. al. 1996).
Основная идея метода заключена в том, что Алиса формирует множество
зацепленных пар кубитов, а затем отправляет один кубит из каждой пары по
каналу с помехами Бобу. Алиса и Боб накапливают кубиты, а затем
осуществляют простое измерение с контролем по четности: например, Боб
осуществляет операцию XOR для принятого и следующего за ним кубитов, а
затем измеряет результирующий кубит. После того как Алиса совершит
идентичные операции над своими кубитами, они сравнивают результаты. Если
результаты совпадают, то можно сказать, что состояния более половины
Предыдущая << 1 .. 28 29 30 31 32 33 < 34 > 35 36 37 38 39 40 .. 45 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed