ΑΛΕΞΑΝΔΡΙΑ ΥΙΛΙΠΠΟΤ /05/12

Transcript

1 ΑΛΕΞΑΝΔΡΙΑ ΥΙΛΙΠΠΟΤ /05/12

2 Οριςμόσ κβαντικού υπολογιςτή Μονάδα κβαντικήσ πληροφορίασ qubit Λόγοι ύπαρξησ κβαντικών υπολογιςτών ύγκριςη με τουσ ςυμβατικούσ υπολογιςτέσ Λειτουργία κβαντικού υπολογιςτή Η πρόοδοσ των κβαντικών υπολογιςτών Εφαρμογέσ Μέλλον Παράδειγμα αλγορίθμου ςε κβαντικό υπολογιςτή

3 Τπολογιςτική ςυςκευή Φρήςη κβαντικών ιδιοτήτων όπωσ υπέρθεςη και διεμπλοκή καταςτάςεων Μονάδα πληροφορίασ qubit Πληροφορίεσ από Wikipedia

4 Είναι η ςτοιχειώδησ μονάδα κβαντικήσ πληροφορίασ. Είναι μια υπέρθεςη των δύο καταςτάςεων 1> και 0>. Έχει διαφορετικέσ πιθανότητεσ από το bit λόγο τησ κβαντικήσ υπέρθεςησ Σο qubit είναι ςυνδυαςμόσ των δύο καταςτάςεων, 1 qubit = a 1>+b 0>, 2 2 a 1 Πληροφορίεσ από βιβλίο τ.σραχανά κβαντομηχανική 2,Wikipedia και internet

5 ΓΡΑΥΙΚΑ ΣΟ QUBIT(ΥΑΙΡΑ ΜΠΛΟΦ) 3διάςτατο χώρο Ο άξονασ z περνά μέςα από τα δύο 0> και 1> και επίςησ το (0,0,0) το κέντρο ςφαίρασ Απεικόνιςη βαςικήσ λειτουργίασ του κβαντικού υπολογιςτή απλέσ περιςτροφέσ τησ μπάλασ Πληροφορίεσ από βιβλίο τ.σραχανά κβαντομηχανική 2,Wikipedia και internet

6 Νόμος Moore Κάθε δύο χρόνια η χωρητικότητα τησ μνήμησ του κλαςικού υπολογιςτή διπλαςιάζεται Είναι θέμα χρόνου η μονάδα αυτή να αποκτήςει ατομικέσ διαςτάςεισ Νόμος Richard Feynman(1982) Η υπολογιςτική πολυπλοκότητα των κβαντικών ςυςτημάτων είναι μεγαλύτερη από τουσ κλαςικούσ άρα μόνο από έναν κβαντικό υπολογιςτή αντιμετωπίζονται τα προβλήματα Πληροφορίεσ από βιβλίο τ.σραχανά Κβαντομηχανική 2

7 Μεγαλύτερη αποθήκευςη δεδομένων Πολύ πιο γρήγορεσ υπολογιςτικέσ ταχύτητεσ Σα qubit μπορούν να βρίςκονται ςυγχρόνωσ και ςτην κατάςταςη 1> και την 0> ςε αντίθεςη με τα bit Διευκόλυνςη ςτην ζωή του ανθρώπου Πληροφορίεσ από internet

8 Η ταινία ενόσ κβαντικού υπολογιςτή βρίςκεται ςε μια κβαντική κατάςταςη όπωσ και η κεφαλή ανάγνωςησεγγραφήσ. Η υπέρθεςη των qubits δίνει κβαντικούσ υπολογιςτέσ εύκολα για παραλληλιςμό μπορεί να κάνει ένα εκατομμύριο υπολογιςμούσ ταυτόχρονα 30-qubit κβαντικόσ υπολογιςτήσ τρέχει ςε 10 teraflops ( ςημερινοί επιτραπέζιοι τρέχουν ςε ταχύτητεσ gigaflops) Πληροφορίεσ από internet

9 Φρήςη μιασ άλλησ πτυχήσ τησ κβαντικήσ μηχανικήσ την εμπλοκή η κατάςταςη ενόσ qubit επηρεάζει ακαριαία την κατάςταςη του άλλου αςτραπιαία επεξεργαςία αςύλληπτου όγκου πληροφοριών Γενικά η λειτουργία ενόσ κβαντικού υπολογιςτή βαςίζεται ςε κβαντομηχανικά φαινόμενα εμπλοκή και υπέρθεςη Πληροφορίεσ από internet

10 1998 : los Alamos και MIT εξάπλωςη ενόσ μορίου qubit ςε τρείσ πυρηνικέσ περιςτροφέσ 2000 : los Alamos ανάπτυξη 7-qubit κβαντικού υπολογιςτή μέςα ςε μια ςταγόνα υγρού 2001 : IBM και πανεπιςτήμιο τάνφορντ απέδειξαν τον αλγόριθμο Skor ςε έναν κβαντικό υπολογιςτή Πληροφορίεσ από internet

11 2005 : πανεπιςτήμιο Innsbruck δημιουργία του πρώτου qubyte 2006 : Βατερλό και Μαςαχουςέτη έλεγχοσ τησ κβαντικήσ ςε 12-qubit ςυςτήματοσ 2007 : καναδική εταιρεία 16-qubit κβαντικού υπολογιςτή Πληροφορίεσ από internet

12 Μελέτη κβαντικήσ μηχανικήσ χεδίαςη για άλλουσ κβαντικούσ υπολογιςτέσ Αναζήτηςη ςε μεγάλεσ βάςεισ δεδομένων ςε κλάςμα του χρόνου ύνδεςη με την κρυπτογραφία κβαντική Πληροφορίεσ από internet και βιβλίο τ.σραχανά κβαντομηχανική 2

13 Πληροφορίεσ από βιβλίο τ.σραχανά κβαντομηχανικη 2 Είναι ακόμα ςε αρχικά ςτάδια. Πολλοί επιςτήμονεσ πιςτεύουν ότι είμαςτε χρόνια μακριά από την δημιουργία κβαντικού υπολογιςτή. Γιατί θα πρέπει να έχουν τουλάχιςτον αρκετέσ δεκάδεσ qubits.

14 Πληροφορίεσ από βιβλίο τ.σραχανά κβαντομηχανική 2 Κβαντικόσ αλγόριθμοσ του Deutsch - Φρηςιμοποιείται τη κβαντική παραλληλία υπέρθεςη βαςικών καταςτάςεων των qubits - Σο πρόβλημα είναι : έχουμε μια ςυνάρτηςη f(x) : {0,1} {0,1} είναι ςταθερή η ιςορροπημένη? - Δύο περιπτώςεισ α) f(0)=f(1) ςταθερή β) f(0) f(1) ιςορροπημένη

15 Κλαςικό υπολογιςτή Τπολογίζει την τιμή f(0) Τπολογίζει την τιμή f(1) υγκρίνει τα αποτελέςματα α) αν ίδια ςταθερή β)αν διαφορετικά ιςορροπημένη Κβαντικόσ υπολογιςτήσ(αλγόριθμοσ Deutsch) Αρχική κατάςταςη του πρώτου qubit 1> και του δεύτερου 0> Κατάςταςη του κβαντικού καταχωρητή 01> Δράςη των κβαντικών πυλών Η υνδιαςμόσ κβαντικών πυλών Uf Δράςη κβαντικήσ πύλησ Η ςτα qubit Μέτρηςη την κατάςταςησ του δεύτερου qubit, αν : α)το qubit ςτην κατάςταςη 0> ςταθερή β)κατάςταςη 1> ιςορροπημένη (ςχήμα πίςω) Πληροφορίεσ από βιβλίο τ.σραχανά κβαντομηχανική 2

16 Εικόνα από internet

17 Η τεχνολογία των κβαντικών υπολογιςτών είναι ακόμα ςε αρχικό ςτάδιο αλλά η ολοκλήρωςη τουσ θα είναι μια επανάςταςη τησ τεχνολογίασ. Η δημιουργία των κβαντικών υπολογιςτών θα διευκολύνει την ζωή των ανθρώπων λόγο των πολλαπλών εφαρμογών. Η εναςχόληςη με αυτόν τον τομέα είναι αρκετά ενδιαφέρουςα.