Санкт-Петербургский Государственный

Университет Экономики и Финансов

Кафедра Систем технологий и Товароведения

Реферат по КСЕ на тему:

«Сенсация квантовой телепортации»

Студент 1 курса 119 группы:

Григорьев А. В.

Преподаватель:

Тульверт В. Ф.

Санкт-Петербург

2001 год

Содержание:

Зачем, собственно, козе баян? 3

или 3

Квантовые компьютеры 3

«Алиса и Боб» 4

или 4

Принцип квантовой телепортации 4

Конфиденциальность информации 6

Эксперименты австрийцев и итальянцев 8

Эксперименты физиков из «Caltech» 10

Вместо заключения 12

или 12

Квантовая телепортация человека 12

Список источников информации 13

Зачем, собственно, козе баян?

или

Квантовые компьютеры

Вообразите мир, в котором программы служат топливом для компьютеров. Они вырабатываются на специальных фабриках и по оптоволокну доставляются прямо к потребляющим устройствам, в которых «сжигаются» или же «утилизируются». Все это не пустые фантазии, а вполне реалистичные прогнозы на день грядущий. В ноябре 1999 года в журнале «Nature» была опубликована статья, подтверждающая догадки о том, что квантовые вычисления будут представлять нечто совершенно иное, отличающееся от современных методов, технологий и логик. Это было еще то тысячелетие, и наука все прошедшее время не стояла на месте.

Классические компьютеры существуют в мире, состоящем из нулей и единиц, в мире понятий «включено» и «выключено». Здесь нет места многозначности. В квантовых же компьютерах все будет иначе: свою роль будет играть многообразие состояний атомов и молекул, состояний, которые описываются множеством параметров, одновременно включающих и единицы и нули. А вернее, определяющих такие понятия, для которых недостаточно ни нулей не единиц.

А зачем нам такие странности и, понятное дело, возникающие трудности? Причина одна: квантовые компьютеры будут способны решать задачи, которые слишком сложны для двоичных арифмометров. Например, вскрытие зашифрованных данных, разработка новых средств поиска информации в больших базах данных, моделирование природных феноменов и тому подобное.

Проблема заключается в том, что тупо проделывать эту работу бесполезно. Например, используя двоичные вычислители, невозможно за приемлемое время решить задачи факторизации – разложения больших чисел на простые множители. Исследователи работают с элементами, которые могут быть основой квантовых компьютеров, – с электронами, фотонами, ионами в состоянии сверхпроводимости, даже с субстанциями, которые получили название «компьютерные жидкости» (это группы молекул, находящиеся в состоянии сверхпроводимости, когда они приобретают свойства, присущие квантовому состоянию вещества, отличающегося одновременным наличием как материальной, так и волновой формы существования).

Одна из особенностей квантовых носителей информации заключается в том, что обращение к ним приводит к изменению состояния системы, что равносильно разрушению системы (вопрос конфиденциальности информации я рассмотрел ниже). Другим ценным с точки зрения защиты информации свойством является «связность» (entanglement), которая заключается в том, что квантовые носители информации в определенных условиях зеркально отражают состояния друг друга, даже будучи сколь угодно далеко разнесенными в пространстве. Этот феномен известен как квантовая телепортация. На самом деле отражается только информация об объекте, а не сам объект. Таким образом, два человека могут обмениваться информацией практически мгновенно и абсолютно защищено.

Джон Прескилл (John Preskill), профессор Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology), говорит: «То, что раньше казалось совершенно нереальным, выглядит вполне возможным с учетом квантовой телепортации».

Исследование, проведенное Дэниелом Готтсманом (Daniel Gottsman) из Microsoft Research и Айзеком Чуангом (Isaak Chuang) из Альмаденского исследовательского центра IBM, позволило наметить пути решения двух принципиальных проблем, стоящих на пути создания квантовых компьютеров: трудности синтеза сложных квантовых систем и подверженности этих систем всякого рода внешним воздействиям.

Готтсман и Чуанг сообщили, что они провели логические операции в одной их связанных систем, которые (операции) с точностью немедленно отобразились в другой системе. А по существу, это стало созданием самого первого в истории человечества логического вентиля, или же программированием первого кусочка квантового кода.

Вспоминая свой любимый фантастический фильм «Муха» («The Fly»), в котором исследователь при помощи телепортационного устройства перемещает себя в пространстве и при этом случайно заменяет собственную ДНК генетическим кодом мухи, Готтсман поясняет, что если учитывать биологические аспекты, то такой сюжет невозможен. Но в аспекте квантовых телепортаций все это реально.