Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Стин Э. -> "Квантовые вычисления " -> 38

Квантовые вычисления - Стин Э.

Стин Э. Квантовые вычисления — НИЦ: Регулярная и хаотическая динамика, 2000. — 112 c.
Скачать (прямая ссылка): kvantovievichesleniya2000.pdf
Предыдущая << 1 .. 32 33 34 35 36 37 < 38 > 39 40 41 42 43 44 .. 45 >> Следующая

примерно 10~5 на кубит на гейт (т. е. для всех гейтов, в том числе, для
гейтов, обеспечивающих исправление) (Steane 1997). Это сложно, но
осуществимо.
Тот метод исправления ошибок, который в общих чертах описан в данном
разделе, не является единственно возможным. При увеличении сведений о
помехах более простые методы, требующие лишь несколько кубитов, могут
оказаться не менее мощными. Один из таких методов был предложен Кираком
(Cirac et. al. 1996). Он предназначен для подавления главного источника
помех в ионной ловушке, который представляет собой изменения состояния
движения во время использования гейтов. Также некоторые общие состояния
могут обладать более низким уровнем помех при условии, что окружающая
среда влияет сразу на все кубиты. Например, два состояния |01) ± |10)
остаются без изменений, если воздействие окружающей среды имеет вид
|eo)/j/2 + + |ei)JfiХ2 (Palma et. al. 1996, Chuang and Yamamoto 1997).
Такие состояния являются приятным исключением в хаосе потери
когерентности и той квантовой информацией, содержащейся в них, можно
оперировать относительно свободно. Возможно, что в реальном компьютере
будет использоваться комбинация нескольких методов.
Глава 10 Обсуждение
Идея "квантовых вычислений" вдохновляла очень многих только потому, что
само сочетание слов предполагает нечто удивительное, но мощное, словно
физики подошли ко второй революции в обработке информации, являющейся
атрибутом нового тысячелетия. Это неверное представление. Квантовые
вычисления не заменят классические по той простой причине, что квантовая
физика не стремится заменить физику классическую: при проектировании дома
никто не консультируется у Гейзенберга (Heisenberg) и никто не отдает
машину в ремонт квантовому механику. Если мощные квантовые компьютеры
будут когда-либо созданы, они будут применимы лишь к тем задачам, чье
решение более эффективно с точки зрения оперирования квантовой
информацией.
Более серьезная причина обратиться к квантовым вычислениям заключается в
том, что они способствуют более глубокому пониманию фундаментальных
законов физики. Несмотря на то, что в последние годы наблюдается
значительный прогресс в данной области, число ученых, занимающихся
квантовыми вычислениями по-прежнему мало. Идеи классической теории
информации дополняют квантовую механику и дают ощущение глубокого
познания законов Природы. Теорема Шеннона о кодировании с отсутствием
помех привела к появлению теоремы Шумахера и Джозса о квантовом
кодировании и к определению значимости кубитов как удобной меры
информации. Это позволяет отслеживать квантовую информацию и быть
уверенным в том, что она не зависит от особенностей системы, в которой
хранится. Необходимо также обозначить основание и других понятий, таких
как "исправление ошибок" и "вычисления". Классическая теория исправления
ошибок привела к появлению теории исправления квантовых ошибок. Из этого
следует реализация таких физических действий, которые раньше считались
неосуществимыми: в общем случае, это почти идеальное восстановление
квантового состояния; преодолеваются даже такие необратимые процессы, как
релаксация при спонтанной эмиссии. Например, во время длительного
вычисления с исправлением квантовых
98
Глава 10
ошибок и применением методов коррекции, каждый кубит может распасться
миллион раз, однако когерентность квантовой информации не будет потеряна.
Те вопросы, которые Гильберт поставил относительно логической структуры
математики, побуждают задать новый вопрос о законах физики. При обращении
к уравнению Шредингера не нужно упоминать, какое движение оно описывает -
электрона или планеты - необходимо лишь определить допустимые данным
уравнением операции над состояниями.
Язык информации и информатика позволяют связать данные вопросы с какой-
либо системой отсчета. Даже простая идея квантового гейта - эквивалента
классического двоичного логического гейта - имеет весьма большое
значение, поскольку позволяет тщательно анализировать операции с
квантовым состоянием, которые в противном случае могли бы рассматриваться
как чрезвычайно сложные или непрактичные.
Идеи, подобные данной, способствуют разработке таких квантовых
алгоритмов, как алгоритмы Шора, Гровера и Китаева. Данные алгоритмы
показывают, что квантовая механика допускает такое оперирование
информацией, какое не допускает классическая физика. Оно основано на
распространении квантового состояния посредством огромного
(экспоненциально большого) числа размерностей гильбертова пространства.
Результат решения проявляется вследствие контролируемой интерференции по
многим вариантам вычислений. Но даже после анализа математического
описания оно по-прежнему кажется необычным.
Присущая квантовым вычислениям сложность заключается в чувствительности
крупномасштабной интерференции к помехам и неточностям. Часто встречается
возражение, заключающееся в том, что квантовый компьютер в своей основе
является скорее аналоговым, чем цифровым устройством, что, в свою
Предыдущая << 1 .. 32 33 34 35 36 37 < 38 > 39 40 41 42 43 44 .. 45 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed