Презентация, доклад Квантовые компьютеры. Квантовый компьютер презентация

Квантовые компьютеры - презентация, доклад, проект

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать её на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: [email protected]

Мы в социальных сетях

Социальные сети давно стали неотъемлемой частью нашей жизни. Мы узнаем из них новости, общаемся с друзьями, участвуем в интерактивных клубах по интересам

ВКонтакте >

Что такое Myslide.ru?

Myslide.ru - это сайт презентаций, докладов, проектов в формате PowerPoint. Мы помогаем учителям, школьникам, студентам, преподавателям хранить и обмениваться своими учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей >

myslide.ru

Презентация по теме : Квантовые компьютеры. Суперкомпьютеры

Квантовые компьютеры. Суперкомпьютеры .

$200 милн. долларов

Столько ежегодно вкладывает правительство США в квантовые разработки

Примерно столько людей в мире понимает квантовую механику

Именно столько кубитов содержит самый мощный в мире квантовый компьютер на сегодняшний день

Во столько раз быстрее, чем обычный компьютер, устройство для квантового отжига(это научный термин) D-Wave решает задачу оптимизации

Что такое квантовые компьютеры?

Квантовый компьютер — вычислительное устройство, которое использует явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных. Хотя появление транзисторов, классических компьютеров и множества других электронных устройств связано с развитием квантовой механики и физики конденсированного состояния, информация между элементами таких систем передаётся в виде классических величин обычного электрического напряжения.

Чем отличается обычный компьютер от квантового?

Если в обычных машинах используются биты, то в квантовом компьютере используются квантовые биты -кубиты. Это наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере. Источник мощи в таком компьютере является тем, что эти кубиты могут находится во многих состояниях, а не только в одном, как обычно. Те есть, кубиты сразу выполняют огромное количество операций . Это свойство помогает делать более точные вычисления, делать медицинские и химические открытия становится намного быстрее и эффективнее, чем на классическом компьютере. Кубиты бывают разными. Есть теоретическое понятие кубитов и есть их физическое воплощение: фотоны, нейтроны, спиноядра и электроны. Основное отличие от обычного компьютера: в нем невозможно использовать свойство квантовых объектов.

Как действуют кубиты?

Кубиты действуют по двум ключевым принципам квантовой физики: суперпозиции и запутывании. Суперпозиция означает, что каждый кубит может представлять как 1 так и 0, а запутывание означает, что наблюдение за одной или более частиц ведёт к тому, что она начинает себя вести случайным образом.

Матио Каку(физик-теоретик):

«Это очень сложно, то, как мы делаем это сегодня при помощи МРТ машины. Мы берем кучу атомов, выстраиваем их в линию, помещаем в магнитное поле, стреляем в него электромагнитным излучением из МРТ и переворачиваем заряды. Поэтому один становится равным нулю, становится одной второй, двумя третьими, а затем мы измеряем эхо. Вот как мы это делаем сегодня. Мировой рекорд для квантовых вычислений это 3*5=15».(переведено)

В квантовых компьютерах скрыт большой потенциал. Они могут применяться во всех сферах современно жизни, облегчая вычисления и моделирование. Однако, и у них есть минусы.

+ Квантового компьютера

Приложение квантовых вычислений.

Например, искусственный интеллект может помочь предотвратить контрабанду бриллиантов

Медицина и молекулярное моделирование

Может помочь создать лекарства и свойства химических веществ .

Поставки и логистика
Финансовые услуги

Компьютер поможет смоделировать разные экономические ситуации и предотвратить риски при большом количестве случайных сценариев

Искусственный интеллект

К примеру, его можно использовать как пилота нового поколения

Прогноз погоды
Квантовая криптография

- Квантового компьютера

Сложность квантового программирования
Физическая база квантовых компьютеров
Стабильность квантовых компьютеров

Для чего эти компьютеры создаются?

Использовать их как обычные, вряд ли получится, т.к. они «забывчивы», то есть не сохраняют информацию , а лишь вычисляют её. По словам экспертов 99% их мощности идет на устранение ошибки, остальной 1% идет на решение задач. Можно пойти другим путем и начать создавать их только для определенных задач, к примеру, для оптимизации. Так, компания D-wave представила компьютер за $15 милн. на 2000 кубитов, но его процессор не универсален, а годится только для одной единственной задачи, поэтому развитие квантовых технологий идет по двум направлениям: совершенствовании аппаратной части и разработка новых подходов к программированию. Впрочем, квантовое программирование сейчас как нельзя лучше соответствует старой заповеди инженера: «Работает, не трогай ».

compedu.ru

Презентация на тему: Квантовые компьютеры сегодня

Прототипы квантовых компьютеров существуют уже сегодня. Правда, пока что

экспериментально удается собирать лишь небольшие регистры, состоящие всего из нескольких квантовых битов. К сожалению, существующие квантовые системы еще не способны обеспечить надежные вычисления, так как они либо недостаточно управляемы, либо очень подвержены влиянию шумов. Однако физических запретов на построение эффективного квантового компьютера нет, необходимо лишь преодолеть технологические трудности.

2001 г. - корпорация IBM создала управляемыйядерно-магнитнымрезонансом (ЯМР) квантовый компьютер из7 кубит, реализующий факторизацию числа 15 посредством алгоритма Шора.

Февраль 2007 г. - Канадская компанияD-Waveзаявила о создании первого в истории образца коммерческого квантового компьютера, состоящего из 16 кубит. Однако информация об этом устройстве не отвечала строгим требованиям точного научного сообщения; новость не получила научного признания.

Квантовые компьютеры сегодня

Ноябрь 2009 г. - Создана модель программируемого квантового процессора.

Физики из Национального института стандартов и технологий (США)реализовали обширный набор «программ» на базе двух кубит, представленных ионами бериллия.

Январь 2010 г. - Примитивный квантовый компьютер был использован для расчета энергии молекулы водорода.

Физикам из Гарвардского университета (США)и Университета Квинсленда (Австралия)удалось реализовать алгоритм вычисления

энергии основного и возбужденных состояний молекулы Н2, задействовав в экспериментах всего два фотонных кубита.

Работают над квантовыми компьютерами и в России. Институт теоретической физики им. Ландау РАН и Физико-технологическийинститут РАН проводят опыты с разной архитектурой квантовых компьютеров и с различными материалами.

Взгляд в будущее

Перспективность квантовых счислений заключается в том, что квантовые

компьютеры смогут решать целые классы задач, которые сейчас являются очень тяжелыми и трудно обрабатываемыми.

А что же станет с классическими компьютерами? Отомрут ли они? Вряд ли. И для классических, и для квантовых компьютеров найдутся свои сферы применения.

Внедрение квантовых компьютеров не приведет к решению принципиально нерешаемых классических задач, а лишь ускорит некоторые вычисления. Кроме того, станет возможнаквантовая связь - передача

кубитов на расстояние, что приведет к возникновению своего рода квантового Интернета. Квантовая связь позволит обеспечить защищенное

(законами квантовой механики) от подслушивания соединение всех желающих друг с другом. Информация, хранимая в квантовых базах данных, будет надежнее защищена от копирования, чем сейчас. Фирмы, производящие программы для квантовых компьютеров, смогут уберечь их от любого, в том числе и незаконного, копирования.

Взгляд в будущее

У квантовых компьютеров есть еще одна сфера применения, огромное значение которой понятно уже сегодня, - создание

экспертных систем нового поколения.

Квантовый компьютер сможет не только накапливать, хранить и обрабатывать информацию, но и производить с ней операции, совершенно недоступные даже самым мощным современным компьютерам.

Создание подобной экспертной системы произведет крупнейший переворот в технике. Страна, которая первой создаст такую экспертную систему, получит уникальный шанс вырваться в лидеры в научно-техническойгонке.

Появление квантовых компьютеров будет означать революцию не только в вычислительной технике, но также и в технике передачи информации, в организации принципиально новых систем связи, и может быть началом развития новых, пока неизвестных, областей Науки и Техники.

Презентацию подготовила студентка МЭИ (ТУ) группы А-16-08Грачева Ольга

Спасибо за внимание!

Список литературы:

Журнал «Наука и жизнь». №1, 2001 г. Журнал «КомпьютерПресс». №5, 2007 г.

Использовались материалы с сайтов: http://www.apn.ru/publications/article17828.htm http://science.compulenta.ru/ 477766/ http://ru.wikipedia.org/ http://www.cnews.ru/reviews/index.shtml?2003/06/25/145626

studfiles.net

Презентация на тему: Квантовые компьютеры.

Немного истории.

Хью Эверетт III (англ. Hugh Everett III , 11 ноября 1930 — 19 июля 1982)

В 1957 году предложил оригинальное объяснение квантовым эффектам. Он заявил, что подобные эффекты вызывают теневые фотоны, то есть фотоны, которые принадлежат другим вселенным.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ричард Филлипс Фейнман (Фаайнман) (англ. Richard Phillips Feynman; 11 мая 1918 — 15 февраля 1988)

В 1982 году предложил использовать многомировую интерпретацию Эверетта для создания вычислительных машин.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Питер Шор(англ. Peter Shor)

В1994 году предложил эффективный квантовый алгоритм для сложных вычислений, которые могут использоваться, к примеру, для взламывания систем шифрования информации. Алгоритм Шора позволяет за короткий промежуток времени решать на квантовом компьютере задачи, с которыми не могут справиться современные компьютеры.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Лов Гровер (англ. Lov Kumar Grover)

В 1996 году предложил квантовый алгоритм быстрого поиска в неупорядоченной базе данных.

Кубит.

Кубит (q-бит,кьюбит; от quantum bit) — квантовый разряд или наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере .

Как и бит, кубит допускает два собственных состояния, обозначаемых |0) и |1), но при этом может находиться и в их суперпозиции, т.е. в состоянии А*|0)+B*|1), где А и B любые комплексные числа, удовлетворяющие условию | A|2+|B|2=1.

При любом измерении состояния кубита он случайно переходит в одно из своих собственных состояний. Вероятности перехода в эти состояния равны, соответственно |A|2 и |B|2 , то есть косвенно, по наблюдениям за множеством кубитов,всё-такиможно судить об исходном состоянии.

Кубиты могут быть «запутаны» друг с другом, то есть, на них может быть наложена ненаблюдаемая связь, выражающаяся в том, что при всяком измерении над одним из нескольких кубитов, остальные меняются согласованно с ним. То есть, совокупность запутанных между собой кубитов может интерпретироваться как заполненный квантовый регистр. Как и отдельный кубит, квантовый регистр гораздо более информативен. Он может находиться не только во

Квантовые вычисления.

Идея квантовых вычислений состоит в том, что квантовая система из L

двухуровневых квантовых элементов (квантовых битов, кубитов) имеет 2L

линейно независимых состояний, а значит, вследствие принципа

квантовой суперпозиции, пространством состояний такого квантового

регистра является 2L-мерноегильбертово пространство. Операция в

квантовых вычислениях соответствует повороту вектора состояния

регистра в этом пространстве. Таким образом, квантовое вычислительное

устройство размером L кубит может выполнять параллельно 2L операций.

Квантовые компьютеры.

на основе ионных ловушек;

ядерного магнитного резонанса;

оптики;

твёрдого тела;

ККна основе ионных ловушек.

Вквантовых компьютерах с ионной

ловушкой линейная последовательность ионов, представляющих кубиты, ограничена электрическим полем. Для того чтобы произвести однокубитовые квантовые операции, лазеры направляются на отдельные ионы. Двухкубитовые операции осуществляются при использовании лазера, направленного на отдельный кубит для создания колебания, которое распространяется по цепи ионов до второго кубита, где другой лазер останавливает движение и завершает двухкубитовую операцию. При данном методе требуется, чтобы ионы находились в предельно чистом вакууме при максимально низких температурах.

КК на основе ЯМР.

Преимущество метода использования ЯМР заключается в том, что его

можно применять при комнатной температуре. Тем более что технология

ЯМР в целом уже добилась некоторого успеха.

Суть метода в том, чтобы использовать макроскопическое количество

материи и закодировать квантовый бит в среднем состоянии спина

большего количества ядер. Состояниями спина можно управлять посредством магнитных полей, а среднее состояние спина можно измерить при помощи техники ЯМР. Основная проблема при

использовании этого метода заключается в трудностях при увеличении

квантового регистра. Мощность сигнала падает как 1/2n, где n - число

кубитов.

Поиск по базе данных.

Основан на алгоритме Гровера.

Алгоритм Гровера — квантовый алгоритм быстрого поиска в неупорядоченной базе данных. Алгоритм был разработан

Л. Гровером в 1996 году.

Вклассической модели вычислений среди алгоритмов поиска наибыстрейшим из возможных является линейный поиск, требующий N времени. Доказано, что он является

наиболее быстрым квантовым алгоритмом для поиска в неупорядоченной базе данных. Также доказано, что не существует классических алгоритмов той же эффективности. Алгоритм Гровера обеспечивает квадратичный прирост скорости, в то время как некоторые другие квантовые алгоритмы, например, алгоритм факторизации Шора, дают экспоненциальный выигрыш по сравнению с соответствующими классическими алгоритмами. Но несмотря на это, квадратичный прирост значителен при достаточно больших значениях N.

Разложение натурального числа на множители.

Основан на алгоритме Шора.

Значимость алгоритма заключается в том, что при использовании достаточно мощного квантового компьютера, он сделает возможным взлом криптографических систем с открытым ключом. К примеру, RSA использует открытый ключ N, являющийся произведением двух больших простых чисел. Один из способов взломать шифр RSA — найти множители N. При достаточно большом N это практически невозможно сделать, используя известные классические алгоритмы. Так как алгоритм Шора работает только на квантовом компьютере, в настоящее время не существует технических средств, позволяющих за полиномиальное время от длины числа разложить достаточно большое число на множители. Алгоритм Шора в свою очередь, используя возможности квантовых компьютеров, способен произвести факторизацию числа за полиномиальное время. Это может поставить под угрозу надёжность большинства криптосистем с открытым ключом, основанных на сложности проблемы факторизации чисел.

Как и другие алгоритмы для квантовых компьютеров, алгоритм Шора вероятностный: он даёт верный ответ с высокой вероятностью. Вероятность ошибки может быть уменьшена при повторном использовании алгоритма. Тем не менее, так как возможна проверка предложенного результата (в частности простоту числа) в полиномиальное время, алгоритм может быть модифицирован так, что ответ, полученный в полиномиальное время, будет верным с единичной вероятностью.

Алгоритм Шора был разработан Питером Шором в 1994 году. Семь лет спустя, в 2001 году, его работоспособность была продемонстрирована группой специалистов IBM. Число 15 было разложено на множители 3 и 5 при помощи квантового компьютера с 7 кубитами..

ККв настоящее время.

В феврале 2007 года канадская компания D-WaveSystems представила первый работающий прототип

квантового компьютера Orion. Презентация

работающего в Ванкувере компьютера производилась в Силиконовой долине. Компьютер представлял собой 16-

кубитовый кремниевый чип, состоящий из кристалла

ниобия, помещенного в катушку индуктивности. Работа

квантового компьютера основана на измерении магнитных полей и переводу их изменений, вызванных

ниобием, в результат счисления. Этот компьютер

функционирует при температуре - 273,15 град Цельсия

иохлаждается жидким гелием.

Работают над квантовыми компьютерами и в России.

Институт теоретической физики им. Ландау РАН и

Физико-технологическийинститут РАН проводят опыты с разной архитектурой квантовых компьютеров, с

разными материалами.