Классификация и организация вычислительных систем. Михайлов Б.М - 118 стр.

образования пространства состояний системы. С точки зрения геометрии такие
преобразования — прямой аналог вращений и симметрии обычного трехмерного
пространства. Согласно принципу суперпозиции, можно складывать состояния,
вычитать их и умножать на комплексное число.
      В самом общем случае элементарным шагом при KB является унитарная опе-
рация L-кубитовой суперпозиции состояний регистра из L кубитов. Заметим,
что при этом выполняется параллельная обработка сразу всех 2L комплексных амплитуд.
Для классической ЭВМ подобная операция потребовала бы 2L отдельных элементарных
шагов. В KB вычислительный процесс носит характер интерференции, т. е.
комплексные амплитуды состояний многих кубитов могут складываться конструктивно
и деструктивно.
      Кубит — квантовая частица, имеющая два базовых состояния. Этим состояниям
могут соответствовать, например, основное и возбужденное состояние атома,
направления вверх и вниз спина атомного ядра, два возможных положения электрона и
др.
      Вне зависимости от принятой структурной схемы основным элементом КК
является квантовый регистр. Квантовый регистр — это цепочка кубитов, над
которыми можно выполнять одно- и двухбитовые логические операции. К базовым
состояниям квантового регистра, образованного L кубитами, так же как и в
классическом регистре, относятся все возможные последовательности нулей и единиц
длины L. Всего возможны 2L различных комбинаций. Их можно считать записью чисел
в двоичной форме от 0 до 2L- 1. Но в отличие от классического регистра, кроме этого,
существуют еще и состояния суперпозиции, задаваемые комплексными амплитудами.
      Следует заметить, что небольшие квантовые регистры (L < 20) могут служить
лишь для демонстрации отдельных узлов и принципов работы КК, практической
ценности они не имеют. Практически ценный КК должен содержать не менее тысячи
кубитов.
      Независимо от физической основы КК, принципиальная схема его работы может
быть в упрощенном виде описана следующим образом.
      До ввода информации в КК все кубиты квантового регистра должны быть
приведены в основные базисные (булевые) состояния. Эта операция называется
инициализацией. Далее каждый кубит подвергается селективному воздействию,