ВУЗ:
Составители:
185
4.7.5. Квантовые компьютеры
Квантовый компьютер – вычислительное устройство, кото-
рое путем выполнения квантовых алгоритмов использует при ра-
боте квантово-механические эффекты.
Основоположником теории квантовых вычислений считает-
ся нобелевский лауреат, один из создателей квантовой электро-
динамики Ричард Фейнман из Калифорнийского технологическо-
го института. В 1958 г., моделируя на компьютере квантовые
процессы, он понял, что для решения квантовых задач объем па-
мяти классического компьютера совершенно недостаточен.
Р. Фейнман высказал мысль о том, что квантовые задачи
должен решать квантовый компьютер: природе задачи должен
соответствовать способ ее решения. И предложил один из вари-
антов квантового компьютера. В 1995 г. американский математик
Шор переложил для квантового компьютера алгоритм вычисле-
ния простых множителей больших чисел, используемый в попу-
лярных системах шифрования RSA. Шор показал, что если клас-
сический компьютер для нахождения множителей числа из 1000
двоичных знаков должен сделать 2
1000
операций, то квантовому
компьютеру для этого понадобится всего 1000
3
операций.
В основе квантовых вычислений лежит атом – мельчайшая
единица вещества. Квантовые вычисления принципиально отлича-
ются от традиционных, так как на атомном уровне в силу вступают
законы квантовой физики. Один из них – закон суперпозиции:
квант может находиться в двух состояниях одновременно. Обычно
бит может иметь значение либо единицу, либо нуль, а квантовый
бит (qubit) может быть единицей и нулем одновременно.
Атом – «удобное» хранилище информационных битов: его
электроны могут занимать лишь ограниченное число дискретных
энергетических уровней. Так, атом высокого энергетического
уровня мог бы служить логической единицей, а низкого – логи-
ческим нулем. Очевидным недостатком здесь является неста-
бильность атома, поскольку он легко меняет энергетический уро-
вень в зависимости от внешних условий.
Переход электрона с нижнего энергетического уровня на
более высокий связан с поглощением кванта электромагнитной
энергии – фотона. При излучении фотона осуществляется обрат-
ный переход.
Всеми подобными переходами можно управлять, используя
действие электромагнитного поля от атомного или молекулярно-
4.7.5. Квантовые компьютеры Квантовый компьютер – вычислительное устройство, кото- рое путем выполнения квантовых алгоритмов использует при ра- боте квантово-механические эффекты. Основоположником теории квантовых вычислений считает- ся нобелевский лауреат, один из создателей квантовой электро- динамики Ричард Фейнман из Калифорнийского технологическо- го института. В 1958 г., моделируя на компьютере квантовые процессы, он понял, что для решения квантовых задач объем па- мяти классического компьютера совершенно недостаточен. Р. Фейнман высказал мысль о том, что квантовые задачи должен решать квантовый компьютер: природе задачи должен соответствовать способ ее решения. И предложил один из вари- антов квантового компьютера. В 1995 г. американский математик Шор переложил для квантового компьютера алгоритм вычисле- ния простых множителей больших чисел, используемый в попу- лярных системах шифрования RSA. Шор показал, что если клас- сический компьютер для нахождения множителей числа из 1000 двоичных знаков должен сделать 2 1000 операций, то квантовому компьютеру для этого понадобится всего 1000 3 операций. В основе квантовых вычислений лежит атом – мельчайшая единица вещества. Квантовые вычисления принципиально отлича- ются от традиционных, так как на атомном уровне в силу вступают законы квантовой физики. Один из них – закон суперпозиции: квант может находиться в двух состояниях одновременно. Обычно бит может иметь значение либо единицу, либо нуль, а квантовый бит (qubit) может быть единицей и нулем одновременно. Атом – «удобное» хранилище информационных битов: его электроны могут занимать лишь ограниченное число дискретных энергетических уровней. Так, атом высокого энергетического уровня мог бы служить логической единицей, а низкого – логи- ческим нулем. Очевидным недостатком здесь является неста- бильность атома, поскольку он легко меняет энергетический уро- вень в зависимости от внешних условий. Переход электрона с нижнего энергетического уровня на более высокий связан с поглощением кванта электромагнитной энергии – фотона. При излучении фотона осуществляется обрат- ный переход. Всеми подобными переходами можно управлять, используя действие электромагнитного поля от атомного или молекулярно- 185
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 183
- 184
- 185
- 186
- 187
- …
- следующая ›
- последняя »