МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) Факультет КИБЕРНЕТИКИ Кафедра "Компьютерные системы и технологии" РЕФЕРАТ по курсу: Архитектура ВС на тему: Архитектура квантовых компьютеров. Студент группы К9-122 Островский А.В. Москва 2001 Содержание ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1: История появления теории квантовых компьютеров: 1.1 Рождение квантовой физики; 1.2 Появление теории квантовых компьютеров; 1.3 Квантовая физика и квантовая информатика; ГЛАВА 2: Принципы и понятия, положенные в основу работы квантовых компьютеров: 2.1 Единицы квантовой информации. Кубит; 2.2 Единицы квантовой информации. Квантовый регистр; 2.3 Квантовая коррекция ошибок в квантовом компьютере; ГЛАВА 3: Архитектура квантовых копьютеров: 3.1 Принципиальная схема квантового компьютера; 3.2 Общие требования к элементной базе квантового компьютера; 3.3 Основные направления в развитии элементной базы квантовых компьютеров: 3.3.1 Квантовые компьютере на основе ионов, захваченных ионными ловушками; 3.3.2 Квантовые компьютеры на основе молекул органических жидкостей с косвенным скалярным взаимодействием между ними и методов ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для управления кубитами; 3.3.3 Квантовые компьютеры на основе зарядовых состояний куперовских пар; 3.3.4 Твердотельные ЯМР квантовые компьютеры; ГЛАВА 4: Перспективы развития квантовых компьютеров: 4.1 Нерешенные проблемы на пути построения квантовых компьютеров; 4.2 Квантовая связь и криптография; 4.3 Будущее квантовых компьютеров; ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА ВВЕДЕНИЕ
    Элементная база современных информационных систем построена на лампах, транзисторах, лазерах, фотоэлементах, являющихся классическими, в том смысле, что их внешние параметры (токи, напряжение, излучение) являются классическими величинами. С этими величинами связываются информационные символы, что позволяет отображать информационные процессы на физические системы. Аналогично, информационные символы можно связать с дискретными состояниями квантовых систем, подчиняющихся уравнению Шредингера, а с их управляемой извне квантовой эволюцией связать информационный (вычислительный) процесс. Такое отображение превращает квантовую систему (частицу) в квантовый прибор. Совокупность квантовых приборов, используемых для построения квантовых информационных систем, можно назвать квантовой элементной базой.
     ГЛАВА 1. История появления теории квантовых компьютеров
     1.1 Рождение квантовой физики.
    В канун XX века 14 декабря 1900 года немецкий физик и будущий нобелевский лауреат Макс Планк доложил на заседании Берлинского физического общества о фундаментальном открытии квантовых свойств теплового излучения. Этот день считается днем рождения квантовой теории. В физике родилось понятие кванта энергии и среди других фундаментальных постоянных поля вилась постоянная Планка h = 1,38062*10-23Дж/К.
    В 1925 году В.Гайзенберг предложил матричный вариант квантовой механики, а в 1926 году Э.Шредингер сформулировал свое знаменитое волновое уравнение для описания движения электрона во внешнем поле. В это же время Э.Ферми и П.Дирак получили квантово-статистическое распределение для электронного газа, учитывающее при заполнении отдельных квантовых состояний квантовый принцип, сформулированный тогда же В.Паули. ............