Kvantu skaitļošanas ABC: 35 termini, lai palīdzētu jums saprast tehnoloģiju

BET

AlgoritmsKvantu skaitļošanā darbību kopums, kas jāveic, lai atrisinātu problēmu

Informācija tiek ievadīta kvantu datorā nulles un to secības veidā: informācijas biti.Tomēr skaitļošanas procesā kvantu dators darbojas ar jauktiem stāvokļiem - qubits, no kuriem katram ir nulles daļa un daļa no viena.Tāpēc kvantu algoritmi atšķiras no klasiskajiem algorithms.At aprēķina beigās kvantu mērījums atkal padaraNulles un vieninieku secība.

Visas Alekseja Kavokina grāmatas ilustrācijas

B

Cīņa pret dekoherenciir viena no kvantu datoru veikto aprēķinu kļūdu labošanas metodēm.Jo efektīvāka ir cīņa, jo ticamāki būs kvantu algoritmu rezultāti.

In

Viļņu funkcija- funkcija, kas tiek izmantota kvantāmehānika, lai aprakstītu tā saukto "sistēmas tīro stāvokli". Tas nosaka varbūtību atrast sistēmu noteiktā stāvoklī. Kvantu mērīšana noved pie viļņu funkcijas sabrukšanas: visu stāvokļu varbūtība, izņemot vienu, izzūd.

G

Ģeometrija, KvantuMetode, kā aprakstīt objektus, kuru izmērs ir tik mazs, ka klasiskie jēdzieni, piemēram, trajektorija un ātrums, uz tiem vairs neattiecas.

D

Dekoherence— qubitu saskaņotības (viļņu funkciju fāzes atšķirības noturība — "Augsto tehnoloģiju") pārkāpuma process sistēmas un vides mijiedarbības rezultātā.Citiem vārdiem sakot, dekonsekvence ir saplūšanas rašanās starp kvantu sistēmu un tās vidi.Lai to palēninātu, ir nepieciešams izolēt qubitus un samazināt ārējo faktoru ietekmi.Praksē tas tiek darīts, piemēram, atdzesējot qubitus līdz ļoti zemām temperatūrām.

E

Jauda, ​​kvantsir daudzums, ko definē kā elektriskā lādiņa izmaiņas attiecībā pret elektroķīmiskā potenciāla izmaiņām.Kvantu kapacitāti sauc arī par ķīmisko vai elektroķīmisko kapacitāti.

F

Šķidrums, kvantsKvantu šķidruma piemērs ir superfluid hēlijs-II, šķidrums ar nulles viskozitāti.Superfluid hēlijs iekļūst patvaļīgi šauros kapilāros.

Z

Pils, kvantsVisspilgtākais piemērs ir pastāvīgā magnēta levitācija virs supravadītāja, pateicotiesEfekts tiek izmantots maglev vilcienos, piemēram, pasaulē ātrākajā vilcienā MAGLEV, kas pārvadā pasažierus no Šanhajas lidostas uz pilsētas centru.Pilsēta.

UN

Joni- elektriski lādētas daļiņas, kas veidojas elektronu zuduma vai iegūšanas rezultātā no atoma vai molekulas. Ja lādiņš ir pozitīvs, jonu sauc par katjonu, ja tas ir negatīvs, to sauc par anjonu.

Uz

Kvantu datori- skaitļošanas ierīces, kuras izmantostāvokļu kvantu superpozīcijas fenomens datu pārraidei un apstrādei. Loģiskās darbības kvantu datoros tiek veiktas, izmantojot kubitus, kas iegūst bezgalīgu vērtību skaitu, atšķirībā no klasiskā datora bitiem, kuriem ir tikai divas iespējamās vērtības: “0” un “1”. Kvantu integrālā shēma ļauj vienlaikus darboties visos iespējamajos sistēmas stāvokļos, ievērojami palielinot darbību ātrumu. Tas ļauj kvantu datoriem atrisināt problēmas, kas saistītas ar viena risinājuma izvēli no daudziem, daudz efektīvāk nekā klasiskie datori.

Qubit- tranzistora kvantu analogs.Šis ir mazākais elements informācijas glabāšanai kvantu datorā. Ja tranzistors glabā klasisku informācijas bitu, kas iegūst vērtību “0” vai “1”, tad kubits saglabā kvantu informācijas bitu, kura vērtība var būt patvaļīga lineāra “0” un “1” kombinācija. .

Kvazdaļiņa— elektroniskās ierosmes kvants kristālā.Vispazīstamākās kvazidaļiņas, elektroni un caurumi, veic elektrisko lādiņu pusvadītāju tranzistoros. Elektronu kvazidaļiņa no elektrona — elementārdaļiņas — atšķiras pēc masas: tā ir daudz vieglāka. Kvazidaļiņas efektīvo masu nosaka kristāla īpašības. Gaismas kvanti, fotoni, ejot cauri kristālam, veido “šķidrās gaismas” kvazidaļiņas - polaritonus. Plazmoni, fononi, magnoni, eksitoni ir kvazidaļiņas, kas apraksta dažāda veida vibrācijas kristālā. Kvazidaļiņa nekad neatstāj savu kristālu.

L

Pāvila lamatas- viens no elektromagnētisko slazdu veidiem, kas paredzēti, lai noteiktu laiku noturētu, palēninātu un uzglabātu uzlādētas mikrodaļiņas, jo īpaši jonus.

Jonu slazdu shematisks skats. Avots: mipt.ru

M

Blīvuma matrica- viens no galvenajiem veidiem, kā raksturot stāvoklikvantu mehāniskā sistēma. Ja viļņu funkcija ir piemērota tikai tīro stāvokļu aprakstīšanai (skat. sistēmas tīro stāvokli), tad blīvuma matrica ir piemērota darbam gan ar tīriem, gan jauktiem stāvokļiem, ieskaitot sapinušies stāvokļus, kas ir svarīgi kvantu sakariem.

Mehānika, kvants- teorētiskās fizikas nozare, kas aprakstafizikālās parādības mikrokosmosā. Kvantu mehānika tika izveidota 20. gadsimta sākumā, reaģējot uz vairākiem paradoksiem, kurus klasiskā fizika nevarēja izskaidrot. Joprojām notiek diskusijas par kvantu mehānikas filozofisko interpretāciju, kuras daži noteikumi ir pretrunā ar materiālistisku pasaules ainu.

N

Nenoteiktībakvantu skaitļošanā princips, kanorāda, ka nav iespējams vienlaicīgi zināt gan precīzu daļiņas atrašanās vietu, gan precīzu ātrumu. Tātad, ja mēs saprotam, kur konkrētajā brīdī atrodas daļiņa, mēs nevaram noteikt tās ātrumu. Ja mēs zinām ātrumu, tad nevaram noteikt koordinātas. Nenoteiktības principu formulēja vācu fiziķis Verners Heizenbergs.

Ak

Tilpums, kvantsVai tā ir specializēta īpašībaieviesa IBM kvantu datoru "kvalitātes" mērīšanai. Kvantu apjoms pieaug tikai ar vienlaicīgu kubītu skaita pieaugumu un kļūdu skaita samazināšanos, strādājot pie tiem. Tas nozīmē, ka nepietiek tikai ar kvotu skaita palielināšanu - saglabājot kļūdu skaitu, apjoms nepalielināsies.

Optika, kvants- optikas nozare, kas nodarbojas ar pētījumuparādības, kurās skaidri izpaužas gaismas starojuma kvantu īpašības, tostarp termiskais starojums un fotoelektriskais efekts. Kvantu optikas pamatā ir doma par gaismu kā kvantu - fotonu plūsmu.

P

Polaritons- "šķidrās gaismas" kvazidaļiņa.Polaritoni rodas gaismas kvantu, fotonu mijiedarbības rezultātā ar kristāla ierosinātajiem stāvokļiem: eksitoniem, fononiem, plazmoniem vai magnoniem. Polaritoni apvieno gaismas īpašības ar materiāla daļiņu īpašībām.

Avots: garyconklinglifenotes.wordpress.com

Pārākums- kvantu skaitļošanā tā ir spējakvantu datori dažas problēmas principā atrisina ātrāk nekā jebkurš klasiskais dators. Palielinoties problēmas sarežģītībai, laiks, kas nepieciešams kvantu datoram, lai to atrisinātu, pieaug daudz lēnāk nekā laiks, kas vajadzīgs, lai to atrisinātu klasiskajam datoram.

R

Radiācija- enerģijas izplatīšanās starojuma veidā.Ar radiāciju bieži saprot jonizējošu starojumu, kas var iznīcināt dzīvās šūnas. Nesen fiziķi ir atklājuši, ka starojums saīsina supravadītājkvibu kvantu stāvokļu koherences laiku, kas nozīmē, ka uz supravadītājiem balstītiem kvantu datoriem jābūt ar starojuma ekranējumu.

Ar

Simulators, kvants -kvantu skaitļošanas sistēma, kuras mērķis irvienas vai vairāku līdzīgu problēmu risināšana. Kvantu simulatori spēj simulēt reālu kvantu sistēmu īpašības un uzvedību. Tie darbojas bez kļūdu labošanas mehānisma palīdzības, ļaujot izveidot simulācijas, izmantojot mazāk kubitu, nekā tas būtu nepieciešams vispārēja pielietojuma kvantu datoram.

Superpozīcijakvantu teorijā - dažādu īpašību kombinācijadaļiņas kvantu stāvokļi (tas ir, stāvokļi ar dažādu enerģiju vai ātrumu). Daļiņa pastāv vienlaicīgi divos vai vairākos stāvokļos, līdz mērīšanas akts to atrod vienā no stāvokļiem. Tātad pieredzējis paslēpes spēlētājs klusi pārvietojas no vienas istabas uz otru, vienlaikus paslēpjot visur, līdz tiek atrasts vienā no istabām.

T

Tuneļa efekts- spēja pārvarēt mikrodaļiņupotenciālā barjera. Šī efekta ilustrācija var būt koloboks, kas ripo pa līdzenu ceļu un tuvojas kalnam. Klasiskajā pasaulē bulciņa nespēj pārvarēt pietiekami augstu kalnu ar skriešanas startu. Kvantu realitātē viņam jebkurā gadījumā ir iespēja pārvarēt šķērsli, it kā izlauztos caur tuneli zem kalna.

Turing, Alan- izcils angļu matemātiķis, radītājspirmais dators. Otrā pasaules kara laikā viņš vadīja zinātnieku grupu, kas izveidoja "Tjūringa bumbu" - datoru, kas lauza vācu Enigma kriptogrāfijas sistēmas kodu.

Ir

Universāls kvantu dators- programmējama skaitļošanas iekārta,pamatojoties uz kvantu skaitļošanas algoritmu izmantošanu. Tās iezīme, atšķirībā no kvantu simulatora, ir nepieciešamība izmantot kvantu kļūdu korekcijas procedūru. Tas noved pie strauja kubitu skaita palielināšanās datora procesorā un padara šāda procesora ieviešanu par ārkārtīgi sarežģītu tehnisku uzdevumu.

F

Fotons- visizplatītākā elementārdaļiņaVisums, elektromagnētiskā starojuma kvants. Fotons iztur elektromagnētisko mijiedarbību, tam nav masas vai lādiņa, un tas pārvietojas vakuumā ar vislielāko iespējamo ātrumu - gaismas ātrumu. Fotonus var uzskatīt par baloniem, kas piepildīti ar ūdeni. Viļņi uz ūdens virsmas nes informāciju par gaismas frekvenci, fāzi un polarizāciju. Šo informāciju var iegūt tikai perforējot bumbu, tas ir, iznīcinot/absorbējot fotonu.

X

Haoss, kvants- fizikas nozare, kas pēta, kāhaotiskas klasiskās sistēmas var aprakstīt no kvantu mehānikas viedokļa. Sistēma tiek uzskatīta par haotisku, ja neliela novirze tās sākotnējā stāvoklī izraisa radikālas izmaiņas tās turpmākajā attīstībā.

C

Krāsa, kvants.Tas ir kvantu skaitlis, viena no kvarku un gluonu, elementārdaļiņu īpašībām. Kvantu krāsai nav nekāda sakara ar parasto krāsu, tas ir, ar gaismas viļņa garumu.

H

Tīrs sistēmas stāvoklisVai stāvoklis, ko var raksturot ar vilnifunkciju. Parasti tīras valstis nedzīvo ilgi: tās tiek iznīcinātas dekoherences procesu dēļ. Sapinušies kvantu stāvokļi nav tīri.

Š

Šrēdingers, Ervins- austriešu zinātnieks, viens no dibinātājiemkvantu mehānika. Viņš ierosināja domu eksperimentu, kas demonstrēja kvantu superpozīcijas principa paradoksālo absurdu. Slēgtā kastē ievietots dzīvs kaķis un ierīce, kas sastāv no Ģēģera skaitītāja ar nelielu daudzumu radioaktīvās vielas iekšā, kolbas ar indi un speciāla mehānisma. Varbūtība, ka viens no radioaktīvajiem atomiem sadalīsies stundas laikā, ir 50%. Atoma sadalīšanai vajadzētu iedarbināt mehānismu, kas salauž kolbu ar indi. Tiklīdz kolba ir saplīsusi, kaķis nomirst. Kamēr kaste ir aizvērta, mēs nezinām, vai kaķis ir dzīvs vai miris. No kvantu mehānikas viedokļa viņš ir gan dzīvs, gan miris. Tikai mērījumi (kastes atvēršana) projicē kaķa kvantu stāvokli uz klasisko pamatu: kaķis ir dzīvs vai miris.

E

EmulatorsIr programma, kas ļauj jums spēlētkvantu skaitļošanas sistēmu īpašības klasiskajos datoros. Pateicoties emulatoriem, mēs varam izpētīt kvantu skaitļošanas tehnoloģijas potenciālu: demonstrēt algoritmus, izmēģināt kļūdu novēršanas paņēmienus un kvantu kļūdu labošanas kodus.

Exciton -kvazidaļiņa, kas sastāv no divām citāmkvazidaļiņas: pozitīvi lādēts caurums un negatīvi lādēts elektrons. Eksitonam ir tāda pati enerģijas līmeņa struktūra kā ūdeņraža atomam. Atšķirībā no ūdeņraža atomiem, eksitoni ir nestabili. Viņu dzīves ilgums, kā likums, nepārsniedz vienu sekundes miljardo daļu. Pazūdot, eksitoni savu enerģiju nodod gaismas kvantiem – fotoniem.

YU

Junga pieredze– Tomasa Janga eksperiments atļautsdemonstrē gaismas traucējumus un difrakciju - parādības, kas kalpoja kā pierādījums gaismas viļņu teorijas pamatotībai. Pēc tam šis eksperiments tika atkārtots elektronu plūsmai. Mērījumi parādīja, ka gan gaismai, gan vielai var būt gan viļņu, gan daļiņu īpašības.

ES ESMU

Kvantu programmēšanas valoda- īpaša programmēšanas valoda, kas dodprasme aprakstīt kvantu algoritmus dažādu problēmu risināšanai. Pašlaik ir vairākas kvantu programmēšanas valodas, tostarp QPL, QCL, Haskell līdzīgais QML, Quipper, Q#, Q, qGCL, cQPL.

Skatiet arī:

Pētnieki pirmo reizi ienāca pie dziļāk nogrimušā kuģa

Tika izveidota pirmā precīzā pasaules karte. Kas vainas visiem pārējiem?

Parādījusies bezvadu sistēma, kas palīdz paralizēt