EIN
Algorithmusim Quantencomputing – eine Reihe von Operationen, die ausgeführt werden müssen, um ein Problem zu lösen
Alle Illustrationen aus dem Buch von Alexei Kavokin
B
Dekohärenz bekämpfen- eine der Methoden zur Korrektur von Rechenfehlern von Quantencomputern. Je effektiver der Kampf, desto zuverlässiger sind die Ergebnisse der Quantenalgorithmen.
In
Wellenfunktion- eine Funktion, die in Quanten verwendet wirdMechanik, um den sogenannten "Reinzustand des Systems" zu beschreiben. Es legt die Wahrscheinlichkeit fest, das System in einem bestimmten Zustand zu finden. Die Quantenmessung führt zum Kollaps der Wellenfunktion: Die Wahrscheinlichkeiten aller Zustände bis auf einen verschwinden.
G
Geometrie, Quanten- eine Methode zur Beschreibung von Objekten, deren Größe so klein ist, dass klassische Konzepte wie Flugbahn und Geschwindigkeit auf sie nicht mehr anwendbar sind.
D
Dekohärenz— der Prozess der Verletzung der Kohärenz (Konstanz).Phasenunterschiede von Wellenfunktionen – „High-Tech“) von Qubits infolge der Wechselwirkung des Systems mit der Umgebung. Mit anderen Worten: Unter Dekohärenz versteht man die Entstehung einer Verschränkung zwischen einem Quantensystem und seiner Umgebung. Dies ist die Fehlerquelle bei Berechnungen. Um es zu verlangsamen, ist es notwendig, die Qubits zu isolieren und den Einfluss externer Faktoren zu reduzieren. In der Praxis wird dies beispielsweise durch die Abkühlung der Qubits auf extrem niedrige Temperaturen realisiert.
E
Kapazität, Quantum– eine Größe, die als Änderung der elektrischen Ladung im Verhältnis zu einer Änderung des elektrochemischen Potenzials definiert ist. Quantenkapazität wird auch chemische oder elektrochemische Kapazität genannt.
F
Flüssigkeit, Quantenist eine Flüssigkeit, deren Eigenschaften bestimmt sindQuanteneffekte. Ein Beispiel für eine Quantenflüssigkeit ist supraflüssiges Helium-II, eine Flüssigkeit mit einer Viskosität von Null. Superflüssiges Helium dringt in beliebig enge Kapillaren ein.
Z
Schloss, Quantum— Konfiguration des Magnetfeldes, FixierungObjekt im dreidimensionalen Raum. Das auffälligste Beispiel: Schweben eines Permanentmagneten über einem Supraleiter aufgrund der Verdrängung des Magnetfelds durch den Supraleiter. Der Effekt wird in Magnetschwebebahnen genutzt, beispielsweise im schnellsten Zug der Welt, MAGLEV, der Passagiere vom Flughafen Shanghai in die Innenstadt befördert.
UND
Ionen- elektrisch geladene Teilchen, die durch den Verlust oder die Aufnahme von Elektronen aus einem Atom oder Molekül entstehen. Ist die Ladung positiv, spricht man von einem Kation, ist sie negativ, spricht man von einem Anion.
Zu
Quantencomputer- Computergeräte, die verwendendas Phänomen der Quantenüberlagerung von Zuständen für die Datenübertragung und -verarbeitung. Logische Operationen in Quantencomputern werden mithilfe von Qubits ausgeführt, die unendlich viele Werte annehmen, im Gegensatz zu den Bits eines klassischen Computers, die nur zwei mögliche Werte annehmen: „0“ und „1“. Ein quantenintegrierter Schaltkreis ermöglicht Operationen in allen möglichen Zuständen des Systems gleichzeitig und erhöht so die Operationsgeschwindigkeit erheblich. Dies ermöglicht es Quantencomputern, Probleme, bei denen es darum geht, eine Lösung aus vielen auszuwählen, viel effizienter zu lösen als klassische Computer.
Qubit- ein Quantenanalogon eines Transistors.Dies ist das kleinste Element zum Speichern von Informationen in einem Quantencomputer. Wenn ein Transistor ein klassisches Informationsbit speichert, das den Wert „0“ oder „1“ annimmt, dann speichert ein Qubit ein Quanteninformationsbit, dessen Wert eine beliebige lineare Kombination von „0“ und „1“ sein kann. .
Quasiteilchen— Quantum der elektronischen Anregung im Kristall.Die bekanntesten Quasiteilchen, Elektronen und Löcher, tragen in Halbleitertransistoren elektrische Ladung. Ein Elektron-Quasiteilchen unterscheidet sich von einem Elektron – einem Elementarteilchen – in der Masse: Es ist viel leichter. Die effektive Masse eines Quasiteilchens wird durch die Eigenschaften des Kristalls bestimmt. Lichtquanten, Photonen, die den Kristall passieren, bilden Quasiteilchen aus „flüssigem Licht“ – Polaritonen. Plasmonen, Phononen, Magnonen und Exzitonen sind Quasiteilchen, die verschiedene Arten von Schwingungen in einem Kristall beschreiben. Ein Quasiteilchen verlässt niemals seinen Kristall.
L
Pauls Falle- eine Art elektromagnetischer Fallen, die dazu dienen, geladene Mikropartikel, insbesondere Ionen, für eine bestimmte Zeit zurückzuhalten, zu verlangsamen und zu speichern.
Schematische Darstellung einer Ionenfalle. Quelle: mipt.ru
m
Dichtematrix- eine der wichtigsten Möglichkeiten, einen Zustand zu beschreibenquantenmechanisches System. Während die Wellenfunktion nur zur Beschreibung reiner Zustände geeignet ist (siehe reiner Zustand eines Systems), eignet sich die Dichtematrix sowohl für die Arbeit mit reinen als auch gemischten Zuständen, einschließlich verschränkter Zustände, die für die Quantenkommunikation wichtig sind.
Mechanik, Quanten- ein Zweig der theoretischen Physik, der beschreibtphysikalische Phänomene im Mikrokosmos. Die Quantenmechanik entstand im frühen 20. Jahrhundert als Reaktion auf mehrere Paradoxien, die die klassische Physik nicht erklären konnte. Es gibt immer noch Debatten über die philosophische Interpretation der Quantenmechanik, die teilweise im Widerspruch zum materialistischen Weltbild steht.
H.
Unsicherheitim Quantencomputing ein Prinzip, dasbesagt, dass es unmöglich ist, gleichzeitig sowohl die genaue Position als auch die genaue Geschwindigkeit eines Teilchens zu kennen. Wenn wir also verstehen, wo sich das Teilchen zu einem bestimmten Zeitpunkt befindet, können wir seine Geschwindigkeit nicht bestimmen. Wenn wir die Geschwindigkeit kennen, können wir die Koordinaten nicht bestimmen. Die Unschärferelation wurde vom deutschen Physiker Werner Heisenberg formuliert.
Oh
Volumen, QuantumIst ein spezielles Merkmal, dasvon IBM eingeführt, um die "Qualität" von Quantencomputern zu messen. Das Quantenvolumen wächst nur bei gleichzeitiger Zunahme der Anzahl der Qubits und Abnahme der Fehlerzahl bei der Bearbeitung. Das heißt, es reicht nicht, nur die Anzahl der Qubits zu erhöhen – bei gleichbleibender Fehlerzahl wächst das Volumen nicht.
Optik, Quanten- ein Zweig der Optik, der sich mit dem Studium beschäftigtPhänomene, bei denen die Quanteneigenschaften der Lichtstrahlung deutlich zum Ausdruck kommen, darunter Wärmestrahlung und der photoelektrische Effekt. Die Quantenoptik basiert auf der Vorstellung von Licht als einem Fluss von Quanten – Photonen.
P.
Polariton- ein Quasiteilchen aus „flüssigem Licht“.Polaritonen entstehen durch die Wechselwirkung von Lichtquanten, Photonen, mit angeregten Zuständen des Kristalls: Exzitonen, Phononen, Plasmonen oder Magnonen. Polaritonen kombinieren die Eigenschaften von Licht mit den Eigenschaften materieller Teilchen.
Quelle: garyconklinglifenotes.wordpress.com
Überlegenheit- im Quantencomputing ist es eine FähigkeitQuantencomputer lösen manche Probleme im Prinzip schneller als jeder klassische Computer. Mit zunehmender Komplexität des Problems wächst die Zeit, die ein Quantencomputer benötigt, um es zu lösen, viel langsamer als die Zeit, die ein klassischer Computer benötigt, um es zu lösen.
R
Strahlung- die Ausbreitung von Energie in Form von Strahlung.Unter Strahlung wird häufig ionisierende Strahlung verstanden, die lebende Zellen zerstören kann. Kürzlich haben Physiker entdeckt, dass Strahlung die Kohärenzzeit von Quantenzuständen supraleitender Qubits verkürzt, was bedeutet, dass Quantencomputer auf Basis von Supraleitern eine Strahlenabschirmung haben müssen.
Mit
Simulator, Quanten-Quantencomputersystem angestrebtLösung eines oder mehrerer ähnlicher Probleme. Quantensimulatoren sind in der Lage, die Eigenschaften und das Verhalten realer Quantensysteme zu simulieren. Sie arbeiten ohne die Hilfe eines Fehlerkorrekturmechanismus, sodass Simulationen mit weniger Qubits erstellt werden können, als für einen Allzweck-Quantencomputer erforderlich wären.
Überlagerungin der Quantentheorie - eine Kombination von Eigenschaften verschiedenerQuantenzustände eines Teilchens (d. h. Zustände mit unterschiedlichen Energien oder Geschwindigkeiten). Ein Teilchen existiert gleichzeitig in zwei oder mehr Zuständen, bis es durch die Messung in einem der Zustände gefunden wird. So bewegt sich ein erfahrener Versteckspieler leise von einem Raum zum anderen und versteckt sich gleichzeitig überall, bis er in einem der Räume gefunden wird.
T
Tunneleffekt- die Fähigkeit, die Mikropartikel zu überwindenpotentielle Barriere. Ein Beispiel für diesen Effekt kann ein Kolobok sein, der über eine ebene Straße rollt und sich einem Hügel nähert. In der klassischen Welt kann ein Brötchen einen ausreichend hohen Berg nicht mit einem Laufstart überwinden. In der Quantenrealität hat er auf jeden Fall die Fähigkeit, ein Hindernis zu überwinden, als würde er einen Tunnel unter einem Berg durchbrechen.
Turing, Alan- herausragender englischer Mathematiker, Schöpfererster Computer. Während des Zweiten Weltkriegs leitete er ein Team von Wissenschaftlern, die die „Turing-Bombe“ entwickelten, einen Computer, der den Code des deutschen Kryptografiesystems Enigma knackte.
Haben
Universeller Quantencomputer- programmierbares Computergerät,basierend auf der Verwendung von Quantencomputeralgorithmen. Sein Merkmal ist im Gegensatz zu einem Quantensimulator die Notwendigkeit, ein Quantenfehlerkorrekturverfahren zu verwenden. Dies führt zu einem starken Anstieg der Anzahl der Qubits in einem Computerprozessor und macht die Implementierung eines solchen Prozessors zu einer äußerst schwierigen technischen Aufgabe.
F
Photon- das häufigste Elementarteilchen inUniversum, Quantum elektromagnetischer Strahlung. Das Photon unterliegt elektromagnetischer Wechselwirkung, hat keine Masse oder Ladung und bewegt sich im Vakuum mit der höchstmöglichen Geschwindigkeit – der Lichtgeschwindigkeit. Man kann sich Photonen als mit Wasser gefüllte Ballons vorstellen. Wellen auf der Wasseroberfläche tragen Informationen über die Frequenz, Phase und Polarisation des Lichts. Diese Informationen können nur durch Perforation der Kugel, also durch Zerstörung/Absorption eines Photons, gewonnen werden.
NS
Chaos, Quanten- ein Zweig der Physik, der untersucht, wieChaotische klassische Systeme können aus quantenmechanischer Sicht beschrieben werden. Ein System gilt als chaotisch, wenn eine kleine Abweichung von seinem Anfangszustand zu radikalen Veränderungen in seiner weiteren Entwicklung führt.
C
Farbe, Quantum.Dies ist eine Quantenzahl, eine der Eigenschaften von Quarks und Gluonen, Elementarteilchen. Quantenfarbe hat nichts mit gewöhnlicher Farbe zu tun, das heißt mit der Wellenlänge des Lichts.
H.
Sauberer Systemstatus- ein Zustand, der durch eine Welle beschrieben werden kannFunktion. Reine Staaten leben in der Regel nicht lange: Sie werden durch Dekohärenzprozesse zerstört. Verschränkte Quantenzustände sind nicht rein.
NS
Schrödinger, Erwin- österreichischer Wissenschaftler, einer der GründerväterQuantenmechanik. Er schlug ein Gedankenexperiment vor, das die paradoxe Absurdität des Prinzips der Quantenüberlagerung demonstrierte. In einer geschlossenen Box werden eine lebende Katze und ein Gerät bestehend aus einem Geigerzähler mit einer kleinen Menge radioaktiver Substanz im Inneren, einer Flasche mit Gift und einem speziellen Mechanismus platziert. Die Wahrscheinlichkeit, dass eines der radioaktiven Atome innerhalb einer Stunde zerfällt, beträgt 50 %. Der Zerfall eines Atoms sollte einen Mechanismus auslösen, der den Kolben mit Gift zerbricht. Sobald die Flasche zerbricht, stirbt die Katze. Solange die Kiste geschlossen ist, wissen wir nicht, ob die Katze lebt oder tot ist. Aus quantenmechanischer Sicht ist er sowohl lebendig als auch tot. Erst die Messung (Öffnen der Kiste) projiziert den Quantenzustand der Katze auf die klassische Basis: Die Katze ist entweder lebendig oder tot.
NS
EmulatorIst ein Programm, mit dem Sie spielen könnenEigenschaften von Systemen für das Quantencomputing auf klassischen Computern. Dank Emulatoren können wir das Potenzial der Quantencomputertechnologie erkunden: Algorithmen demonstrieren, Fehlerunterdrückungstechniken und Quantenfehlerkorrekturcodes ausprobieren.
Anregung -Quasiteilchen bestehend aus zwei anderenQuasiteilchen: ein positiv geladenes Loch und ein negativ geladenes Elektron. Ein Exziton hat die gleiche Energieniveaustruktur wie ein Wasserstoffatom. Im Gegensatz zu Wasserstoffatomen sind Exzitonen instabil. Ihre Lebensdauer beträgt in der Regel nicht mehr als eine Milliardstel Sekunde. Beim Verschwinden übertragen Exzitonen ihre Energie auf Lichtquanten – Photonen.
NS
Jungs Erfahrung- Thomas Youngs Experiment erlaubtdemonstrieren die Interferenz und Beugung von Licht – Phänomene, die als Beweis für die Gültigkeit der Wellentheorie des Lichts dienten. Anschließend wurde dieses Experiment für einen Elektronenfluss wiederholt. Die Messungen zeigten, dass sowohl Licht als auch Materie die Eigenschaften von Wellen und Teilchen aufweisen können.
ICH BIN
Quanten-Programmiersprache- eine spezielle Programmiersprache, die gibtdie Fähigkeit, Quantenalgorithmen zur Lösung verschiedener Probleme zu beschreiben. Derzeit gibt es mehrere Quantenprogrammiersprachen, darunter QPL, QCL, Haskell-ähnliches QML, Quipper, Q#, Q, qGCL, cQPL.
Siehe auch:
Die Forscher stürzten sich zum ersten Mal auf das tiefste versunkene Schiff
Die erste genaue Weltkarte wurde erstellt. Was ist los mit allen anderen?
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