Download - Kvantum számítógépek és hálózatok
Kvantum számítógépek és hálózatok
"The fastest algorithm can frequently be replaced by one that is almost as fast and much easier to understand.“
Neil D. Jones
Imre Sándor
BME Híradástechnikai Tanszék
2012. március 5.
Moore törvénye
1m 1nm
Minden 18 hónapban megduplázódik a mikroprocesszorok sebessége
KISEBB GYORSABB
04/19/23 3
Moore törvénye
Mikor?
„Navigare necesse est!”
04/19/23 4
A kvantummechanika Posztulátumai,avagy, ahogy az apró dolgok működnek
• 1. Posztulátum: kvantum bit
– Hilbert-tér
• 2. Posztulátum: logikai kapuk
– Unitér transzformáció
– Elemi kvantum logikai kapuk
• 3. Posztulátum: Q/C átalakítás
– Mérési statisztika
– Mérés utáni állapot
• 4. Posztulátum: regiszterek
– Tenzor szorzás
Kvantum bit (qbit)
1 és ,
1022
baCba
ba
Mit lehet néhány qbittel kezdeni?
• Szuperpozíció:
– n=500 hosszú regiszter több állapotot tartalmaz, mint a világegyetem atomjainak száma
in
ii
12
0
04/19/23 7
A kvantummechanika Posztulátumai,avagy, ahogy az apró dolgok működnek
• 1. Posztulátum: kvantum bit
– Hilbert-tér
• 2. Posztulátum: logikai kapuk
– Unitér transzformáció
– Elemi kvantum logikai kapuk
• 3. Posztulátum: Q/C átalakítás
– Mérési statisztika
– Mérés utáni állapot
• 4. Posztulátum: regiszterek
– Tenzor szorzás
x = ?
Mire lehet mindezt használni?
• Teleportálás
• Klasszikus tikosítás feltörés
• Védekezés a feltörés ellen
• Hatékony keresés adatbázisban
• Szupergyors adatátvitel
Kvantum számítógép emulálása PC-n
• A feladat során az alábbi kvantumkapuk elkészítése:– Pauli X kapu (bemenet 1 kvantumbit, kimenet 1 kvantumbit)– Pauli Y kapu (bemenet 1 kvantumbit, kimenet 1 kvantumbit)– Pauli Z kapu (bemenet 1 kvantumbit, kimenet 1 kvantumbit)– fázisforgatás (bemenet 1 kvantumbit, kimenet 1 kvantumbit)– Hadamard kapu (bemenet 1 kvantumbit, kimenet 1 kvantumbit)– CNOT kapu (bemenet 2 kvantumbit, kimenet 2 kvantumbit)– mérés (bemenet 1 kvantumbit, kimenet egy klasszikus 0 vagy 1
érték)• A munkát az alábbi áramkörön kell bemutatni:
– tetszőleges állapotú kvantumbit elõállítása (kiindulás: a 0-val jelölt kvantumbitbõl).
– esetleges további, a hallgatóval egyeztetett áramkör
Részletes feladatok
• 1.1 Tervezze meg és programozza le a kvantumbiteket reprezentáló osztály/osztályokat.
• 1.2 Tervezze meg és programozza le a kvantumkapukat reprezentáló osztályokat. Tervezze meg, valósítsa meg és mûködés közben mutassa meg az osztályok együttes alkalmazását lehetõvé tevõ függvényeket.
• 1.3 Programozzon le egy rendszert, amely segítségével egy tetszõleges állapotú kvantumbitet lehet elõállítani.
• Szakmai információ kérhetõ:
– Bacsárdi László, I.B.113., [email protected]
– Imre Sándor, IB121., [email protected]
04/19/23 11
Kérdések?
