- •Квантовая механика и развитие информационных технологий
- •План доклада:
- •Закон Мура и развитие информационных технологий
- •Производительность наиболее мощного
- •Основные проблемы, мешающие увеличению производительности суперкомпьютеров.
- •Разложение числа на простые множители
- •Если бы Вселенная была компьютером
- •Идея квантовых вычислений
- •Алгоритмическая сложность
- •Алгоритм Гровера (1996)
- •Кубит vs. бит
- •Представление кубита на сфере Блоха
- •Двухкубитовые состояния
- •Многокубитовые состояния
- •Управление запутанностью
- •Схема идеального квантового компьютера
- •Квантовый параллелизм
- •Квантовый компьютер на ионах в ловушках: модель Цирака и Цоллера,
- •Первый эксперимент на ионах в ловушках: группа NIST (США), 1995
- •Экспериментальная реализация элемента Тоффоли на ионах кальция в ловушке Пауля –
- •Ионы в многозонных ловушках:
- •14-кубитовые запутанные состояния
- •Первый сверхпроводниковый кубит на зарядовых состояниях куперовских пар- Накамура, Пашкин, Цей- Корпорация NEC
- •Два связанных сверхпроводниковых кубита на зарядовых состояниях куперовских пар- Институт физических и химических
- •Демонстрация двухкубитовых операций на сверхпроводниковых зарядовых кубитах
- •Кубит на квантовых состояниях магнитного потока: интерференция флюксоидных состояний , 2000- Университет Stony
- •Квантовый прибор на четырёх потоковых кубитах со связями: проект Евросоюза и Канады, 2006
- •Туннельно- связанные потоковые кубиты фирмы D-Wave (Канада), 2007
- •Реализация алгоритма Гровера на двухкубитовом сверхпроводниковом процессоре -Йельский университет (США) совместно с коллегами
- •Квантовый компьютер на ЯМР в жидкости
- •Модель Кейна кремниевого квантового компьютера на ядерных спинах донорных атомов фосфора с индивидуальным
- •Ансамблевый квантовый компьютер на ядерных спинах- модель ФТИАН
- •Кубит на сформированной в арсениде галлия
- •Экспериментальное исследование когерентной эволюции зарядовых состояний кубита на двойной квантовой точке – Корпорация
- •Экспериментальное исследование связанных полупроводниковых зарядовых кубитов -Корпорация NTT совместно с Токийским университетом (Япония),
- •Квантовая томография- средство контроля квантовых состояний
- •Методология оценки адекватности, полноты и точности в эксперименте.
- •Универсальный метод томографии квантовых состояний, основанный на процедуре очищения (модель ФТИАН)
- •Заключение
- •Заключение (прод.)
Модель Кейна кремниевого квантового компьютера на ядерных спинах донорных атомов фосфора с индивидуальным обращением к кубитам-Университет Нового Южного Уэльса, Австралия
Kane B.E. A Silicon-Based nuclear Spin Quantum Computer// Nature, 1998, v.393, N.5, pp.133–137.
Ансамблевый квантовый компьютер на ядерных спинах- модель ФТИАН
Валиев К.А., Кокин А.А. Полупроводниковые ЯМР квантовые компьютеры с индивидуальным и ансамблевым обращением к кубитам // Микроэлектроника. 1999. Т.28. №5. С.326-337. Кокин А.А. Твердотельные квантовые компьютеры на ядерных спинах. – Москва-Ижевск: ИКИ, 2004, 204 с.
Кубит на сформированной в арсениде галлия
квантовой точке, разделенной управляемым потенциальным барьером с одним электроном
Модель Валиева, Федичкина, Янченко- 2000
Fedichkin L., Yanchenko M., Valiev K.A. Coherent Charge Qubits Based on GaAs Quantum Dots with a Built-In Barrier. // Nanotechnology 2000, v.11, pp.387-391.
Экспериментальное исследование когерентной эволюции зарядовых состояний кубита на двойной квантовой точке – Корпорация NTT, университеты Японии и Кореи, 2003
Hayash T, Fujisawa T., Cheong H.D., Jeong Y.H., Hirayama Y. Coherent Manipulation of Electronic States in a Double Quantum Dot. // Phys. Rev. Lett. 2003, V.91, 226804.
Экспериментальное исследование связанных полупроводниковых зарядовых кубитов -Корпорация NTT совместно с Токийским университетом (Япония), 2009
Gou Shinkai et al. Correlated Coherent Oscillations in Coupled Semiconductor Charge Qubits // Phys. Rev. Lett. 2009, v.103, 056802
Квантовая томография- средство контроля квантовых состояний
Bogdanov Yu.I. S.P. Kulik et al. Qutrit state engineering with biphotons // Physical Review Letters. December 2004. V.93. 230503. 4 p.
Yu. I. Bogdanov, S.P. Kulik et al. “Statistical Reconstruction of
Методология оценки адекватности, полноты и точности в эксперименте.
ФТИАН, МГУ им. Ломоносова
Bogdanov Yu.I. et al. Statistical Estimation of the Efficiency of Quantum State Tomography Protocols // Physical Review. Letters. 2010. V.105. 010404. 4p.
Yu. I. Bogdanov et al. Statistical Estimation of Quantum Tomography Protocols Quality // Phys. Rev. A. 2011. V.84. 042108. 19 p.
Универсальный метод томографии квантовых состояний, основанный на процедуре очищения (модель ФТИАН)
•Преимущества:
•Восстановление квантовых состояний в гильбертовом пространстве высокой размерности
•Разработка универсальной теории статистических флуктуаций квантовых состояний
•Обеспечение точности, близкой к фундаментальному пределу
•Применение метода к экспериментам в области квантовой оптики позволило обеспечить точность, существенно превышающую точность, полученную в других работах
Заключение
-Квантовые компьютеры, когда они будут созданы, позволят решать задачи, недоступные классическим компьютерам.
-В основе квантового компьютера лежит квантовый бит, двухуровневая квантовая система.
-Основным ресурсом квантовых вычислений служит явление запутанности, не имеющее классического аналога.
Заключение (прод.)
-Любое квантовое вычисление может быть выполнено с помощью универсального набора одно- и двухкубитовых элементарных операций.
-Предложены различные варианты квантовых компьютеров: на ионах в ловушках, на ядерных спинах, на квантовых точках, на сверхпроводниках.
- Основное препятствие на пути создания квантовых компьютеров - декогерентизация, неконтролируемое взаимодействием квантовой системы с окружением.
