Kvantinio skaičiavimo ABC: 35 sąlygos, padėsiančios suprasti technologijas

BET

AlgoritmasKvantinėje kompiuterijoje operacijų rinkinys, kuris turi būti atliktas norint išspręsti problemą

kvantinis kompiuteris.Informacija įvedama į kvantinį kompiuterį kaip nulių ir vienetų seka: informacijos bitai. Tačiau skaičiavimo metu kvantinis kompiuteris veikia su mišriomis būsenomis – kubitais, kurių kiekviename yra dalis nulio ir dalis vieneto. Štai kodėl kvantiniai algoritmai skiriasi nuo klasikinių. Skaičiavimo pabaigoje kvantinis matavimas vėl sudaro nulių ir vienetų seką.

Visos Aleksejaus Kavokino knygos iliustracijos

B

Kova su nenuoseklumu- vienas iš kvantinių kompiuterių skaičiavimo klaidų taisymo būdų. Kuo efektyvesnė kova, tuo patikimesni bus kvantinių algoritmų rezultatai.

Į

Bangos funkcija- funkcija, naudojama kvantinėje sistemojemechanikai apibūdinti vadinamąją „grynąją sistemos būseną“. Jis nustato tikimybę rasti sistemą tam tikroje būsenoje. Kvantinis matavimas lemia bangos funkcijos žlugimą: visų būsenų, išskyrus vieną, tikimybės išnyksta.

G

Geometrija, kvantinė- objektų, kurių dydis yra toks mažas, apibūdinimo metodas, kad jiems nebetinka tokios klasikinės sąvokos kaip trajektorija ir greitis.

D

Dekoratyvumas- darnos (pastovumo) pažeidimo procesasbanginių funkcijų fazių skirtumai - kubitų „aukštosios technologijos“) dėl sistemos sąveikos su aplinka. Kitaip tariant, dekoherencija yra susipainiojimas tarp kvantinės sistemos ir jos aplinkos. Būtent tai yra klaidų šaltinis atliekant skaičiavimus. Norint jį sulėtinti, būtina izoliuoti kubitus ir sumažinti išorinių veiksnių įtaką. Praktiškai tai realizuojama, pavyzdžiui, kubitus atšaldant iki itin žemos temperatūros.

E

Talpa, kvantinė- dydis, kuris apibrėžiamas kaip elektros krūvio pokytis, palyginti su elektrocheminio potencialo pasikeitimu. Kvantinė talpa taip pat vadinama chemine arba elektrochemine talpa.

F

Skystas, kvantinisyra skystis, kurio savybės yra nustatytoskvantiniai efektai. Kvantinio skysčio pavyzdys yra superskystis helis-II, skystis, kurio klampumas nulinis. Superskystis helis prasiskverbia į savavališkai siaurus kapiliarus.

Z

Pilis, kvantinė— magnetinio lauko konfigūracija, fiksavimasobjektas trimatėje erdvėje. Ryškiausias pavyzdys: nuolatinio magneto levitacija virš superlaidininko dėl superlaidininko išstūmimo iš magnetinio lauko. Šis efektas naudojamas magnetinės levitacijos traukiniuose, tokiuose kaip greičiausias pasaulyje traukinys MAGLEV, vežantis keleivius iš Šanchajaus oro uosto į miesto centrą.

IR

Jonai- elektriškai įkrautos dalelės, susidarančios dėl elektronų praradimo arba padidėjimo iš atomo ar molekulės. Jei krūvis teigiamas, jonas vadinamas katijonu, o jei neigiamas – anijonu.

Į

Kvantiniai kompiuteriai- naudojamus skaičiavimo įrenginiusduomenų perdavimo ir apdorojimo būsenų kvantinės superpozicijos reiškinys. Loginės operacijos kvantiniuose kompiuteriuose atliekamos naudojant kubitus, kurie įgauna begalinį reikšmių skaičių, priešingai nei klasikinio kompiuterio bitai, kurie įgauna tik dvi galimas reikšmes: „0“ ir „1“. Kvantinė integrinė grandinė leidžia vienu metu veikti visose galimose sistemos būsenose, žymiai padidindama operacijų greitį. Tai leidžia kvantiniams kompiuteriams išspręsti problemas, susijusias su vieno sprendimo pasirinkimu iš daugelio, daug efektyviau nei klasikiniai kompiuteriai.

Qubit- kvantinis tranzistoriaus analogas.Tai mažiausias elementas informacijai saugoti kvantiniame kompiuteryje. Jei tranzistorius saugo klasikinį informacijos bitą, kurio reikšmė yra „0“ arba „1“, tai kubitas saugo kvantinį informacijos bitą, kurio reikšmė gali būti savavališkas tiesinis „0“ ir „1“ derinys. .

Kvazodalelė— elektroninio sužadinimo kvantas kristale.Žinomiausios kvazidalelės, elektronai ir skylės, perneša elektros krūvį puslaidininkiniuose tranzistoriuose. Elektronų kvazidalelė nuo elektrono – elementariosios dalelės – skiriasi mase: ji yra daug lengvesnė. Efektyvioji kvazidalelės masė nustatoma pagal kristalo savybes. Šviesos kvantai, fotonai, eidami per kristalą, sudaro „skystos šviesos“ kvazidaleles - poliaritonus. Plazmonai, fononai, magnonai, eksitonai yra kvazidalelės, apibūdinančios įvairių tipų vibracijas kristale. Kvazidalelė niekada nepalieka savo kristalo.

L

Pauliaus spąstai- vienas iš elektromagnetinių gaudyklių tipų, skirtų tam tikrą laiką išlaikyti, sulėtinti ir saugoti įkrautas mikrodaleles, ypač jonus.

Jonų gaudyklės scheminis vaizdas. Šaltinis: mipt.ru

M

Tankio matrica– vienas pagrindinių būsenos apibūdinimo būdųkvantinė mechaninė sistema. Nors bangų funkcija tinka tik grynosioms būsenoms apibūdinti (žr. gryną sistemos būseną), tai tankio matrica tinka darbui tiek su grynomis, tiek su mišriomis būsenomis, įskaitant susipynusias būsenas, kurios yra svarbios kvantiniam ryšiui.

Mechanika, kvantinė– teorinės fizikos šaka, kuri aprašofiziniai reiškiniai mikrokosmose. Kvantinė mechanika buvo sukurta XX amžiaus pradžioje, reaguojant į keletą paradoksų, kurių klasikinė fizika negalėjo paaiškinti. Vis dar vyksta diskusijos apie filosofinį kvantinės mechanikos aiškinimą, kai kurios jos nuostatos prieštarauja materialistiniam pasaulio paveikslui.

H

NeapibrėžtumasKvantiniame skaičiavime principas, kuriame teigiama, kad tuo pačiu metu neįmanoma žinoti tikslios dalelės padėties ir tikslaus greičio.Taigi, jei suprantame, kur dalelė yra tam tikru momentu, negalime nustatyti jos greičio.Jei žinome greitį, tada negalime nustatyti koordinačių.Neapibrėžtumo principą suformulavo vokiečių fizikas WernerisHeisenbergas.

Oh

Tūris, kvantasTai yra ypatinga savybėIBM pristatė kvantinių kompiuterių „kokybei“ matuoti. Kvantinis tūris auga tik tuo pat metu didėjant kubitų skaičiui ir mažėjant klaidų skaičiui dirbant su jais. Tai reiškia, kad nepakanka tik padidinti kubitų skaičių - išlaikant klaidų skaičių, apimtis nedidės.

Optika, kvantinėyra optikos šaka, susijusi su reiškinių, kuriuose aiškiai pasireiškia šviesos spinduliuotės kvantinės savybės, įskaitant šiluminę spinduliuotę ir fotoelektrinį efektą, tyrimu.Kvantinė optika remiasi šviesos kaip kvantų – fotonų srauto – idėja.

P

PolaritonasPolaritonai atsiranda dėl šviesos kvantų, fotonų sąveikos su sužadintomis kristalo būsenomis: sužadinimais, fononais, plazmonais ar magnonais.Polaritonai sujungia šviesos savybes su medžiagų dalelių savybėmis.

Šaltinis: garyconklinglifenotes.wordpress.com

Pranašumą- Kvantiniame skaičiavime tai yra gebėjimaskvantiniai kompiuteriai iš esmės išsprendžia kai kurias problemas greičiau nei bet kuris klasikinis kompiuteris. Didėjant problemos sudėtingumui, laikas, kurio reikia, kad kvantinis kompiuteris ją išspręstų, auga daug lėčiau nei laikas, kurį reikia išspręsti klasikiniam kompiuteriui.

R

Radiacija- energijos sklaida radiacijos pavidalu.Spinduliuotė dažnai suprantama kaip jonizuojančioji spinduliuotė, galinti sunaikinti gyvas ląsteles. Neseniai fizikai atrado, kad spinduliuotė sutrumpina superlaidžių kubitų kvantinių būsenų koherentiškumo laiką, o tai reiškia, kad kvantiniai kompiuteriai, kurių pagrindą sudaro superlaidininkai, turi turėti spinduliuotės apsaugą.

Su

Simuliatorius, kvantinis -kvantinio skaičiavimo sistema, skirtasprendžiant vieną ar daugiau panašių problemų. Kvantiniai simuliatoriai gali imituoti realių kvantinių sistemų savybes ir elgesį. Jie veikia be klaidų taisymo mechanizmo, leidžiančio sukurti modeliavimą naudojant mažiau kubitų, nei reikėtų bendrosios paskirties kvantiniam kompiuteriui.

Superpozicijakvantinėje teorijoje – įvairių savybių derinysdalelės kvantinės būsenos (ty būsenos su skirtinga energija arba greičiu). Dalelė egzistuoja vienu metu dviejose ar daugiau būsenų, kol matavimo veiksmas ją suranda vienoje iš būsenų. Taigi patyręs slėpynių žaidėjas tyliai juda iš vieno kambario į kitą, vienu metu visur slapstosi, kol surandamas viename iš kambarių.

T

Tunelio efektas- gebėjimas įveikti mikrodalelępotencialus barjeras. Šio efekto iliustracija gali būti kolobokas, riedantis lygiu keliu ir artėjantis prie kalvos. Klasikiniame pasaulyje bandelė negali įveikti pakankamai aukšto kalno bėgimo startu. Kvantinėje realybėje jis turi galimybę bet kokiu atveju įveikti kliūtį, tarsi pralaužtų tunelį po kalnu.

Turingas, Alanas- puikus anglų matematikas, kūrėjaspirmasis kompiuteris. Antrojo pasaulinio karo metu jis vadovavo mokslininkų grupei, kuri sukūrė „Turingo bombą“ – kompiuterį, kuris sulaužė vokiškos „Enigma“ kriptografinės sistemos kodą.

Turite

Universalus kvantinis kompiuteris- programuojamas skaičiavimo įrenginys,remiantis kvantinio skaičiavimo algoritmų naudojimu. Jo ypatybė, skirtingai nei kvantinio simuliatoriaus, yra būtinybė naudoti kvantinių klaidų taisymo procedūrą. Dėl to staigiai padidėja kubitų skaičius kompiuterio procesoriuje ir tokio procesoriaus įdiegimas tampa itin sudėtinga technine užduotimi.

F

Fotonas- labiausiai paplitusi elementarioji dalelėVisata, elektromagnetinės spinduliuotės kvantas. Fotonas ištveria elektromagnetinę sąveiką, neturi masės ar krūvio ir juda vakuume didžiausiu įmanomu greičiu – šviesos greičiu. Fotonai gali būti laikomi vandens pripildytais balionais. Bangos vandens paviršiuje neša informaciją apie šviesos dažnį, fazę ir poliarizaciją. Šią informaciją galima gauti tik perforuojant rutulį, tai yra sunaikinus/sugeriant fotoną.

NS

Chaosas, kvantinis– fizikos šaka, tirianti, kaipchaotiškas klasikines sistemas galima apibūdinti kvantinės mechanikos požiūriu. Sistema laikoma chaotiška, jei nedidelis pradinės būsenos nuokrypis lemia radikalius tolesnio jos evoliucijos pokyčius.

C

Spalva, kvantinė.Tai kvantinis skaičius, viena iš kvarkų ir gluonų, elementariųjų dalelių savybių. Kvantinė spalva neturi nieko bendra su įprasta spalva, tai yra, su šviesos bangos ilgiu.

H

Švari sistemos būsena- būsena, kurią galima apibūdinti bangafunkcija. Paprastai grynos būsenos negyvena ilgai: jos sunaikinamos dėl dekoherencijos procesų. Įsipainiojusios kvantinės būsenos nėra grynos.

NS

Šriodingeris, Ervinas– austrų mokslininkas, vienas iš įkūrėjųKvantinė mechanika. Jis pasiūlė minties eksperimentą, parodantį paradoksalų kvantinės superpozicijos principo absurdiškumą. Gyva katė ir prietaisas, susidedantis iš Geigerio skaitiklio, kurio viduje yra nedidelis kiekis radioaktyviosios medžiagos, kolbos su nuodais ir specialaus mechanizmo, dedami į uždarą dėžę. Tikimybė, kad vienas iš radioaktyvių atomų suirs per valandą, yra 50%. Atomo suirimas turėtų sukelti mechanizmą, kuris sulaužys kolbą nuodais. Kai tik kolba sulaužoma, katė miršta. Kol dėžė uždaryta, mes nežinome, ar katė gyva, ar mirusi. Kvantinės mechanikos požiūriu jis yra ir gyvas, ir miręs. Tik matavimas (dėžutės atidarymas) projektuoja katės kvantinę būseną klasikiniu pagrindu: katė yra gyva arba mirusi.

NS

EmuliatoriusTai programa, leidžianti žaistiKlasikinių kompiuterių kvantinio skaičiavimo sistemų savybės. Emuliatorių dėka galime ištirti kvantinio skaičiavimo technologijos galimybes: pademonstruoti algoritmus, išbandyti klaidų slopinimo metodus ir kvantinių klaidų taisymo kodus.

Jaudulys -kvazidalelė, susidedanti iš dviejų kitųkvazidalelės: teigiamai įkrauta skylė ir neigiamai įkrautas elektronas. Eksitonas turi tokią pat energijos lygio struktūrą kaip vandenilio atomas. Skirtingai nuo vandenilio atomų, eksitonai yra nestabilūs. Jų gyvenimo trukmė, kaip taisyklė, neviršija vienos milijardosios sekundės dalies. Išnykę eksitonai perduoda savo energiją šviesos kvantams – fotonams.

NS

Jungo patirtis– Thomaso Youngo eksperimentas leidoparodyti šviesos trukdžius ir difrakciją – reiškinius, kurie buvo šviesos bangų teorijos pagrįstumo įrodymas. Vėliau šis eksperimentas buvo pakartotas elektronų srautui. Matavimai parodė, kad tiek šviesa, tiek medžiaga gali turėti bangų ir dalelių savybes.

AŠ ESU

Kvantinė programavimo kalba- speciali programavimo kalba, kuri suteikiagebėjimas aprašyti kvantinius algoritmus įvairioms problemoms spręsti. Šiuo metu yra kelios kvantinio programavimo kalbos, įskaitant QPL, QCL, Haskell tipo QML, Quipper, Q#, Q, qGCL, cQPL.

Taip pat žiūrėkite:

Tyrėjai pirmą kartą pasinėrė į giliausiai nuskendusį laivą

Buvo sukurtas pirmasis tikslus pasaulio žemėlapis. Kas negerai visiems kitiems?

Pasirodė bevielė sistema, kuri padeda paralyžiuoti