Квантовые вычисления

Cтраница 3

Если когда-нибудь компьютерные биты уменьшатся до размеров отдельных атомов, квантово-механические эффекты могут сильно изменить саму природу вычислений. Возникающий параллелизм может быть использован для эффективного решения многих вычислительных проблем, таких, как разложение большого целого числа на простые множители. Однако создание квантовых компьютеров предъявляет такие требования к экспериментальной реализации систем с высокой квантовой когерентностью, о каких пока можно только мечтать. В настоящее время экспериментальные возможности в атомной физике и в других областях науки позволяют осуществить только самые элементарные квантовые вычисления. [31]

Схема возбуждения энергетических переходов иона Pr в для реализации информационных вентилей. Блоки а, Ь, с, d отражают различные операции, производимые над псевдоспинами. Переходы в блоках а и с могут быть осуществлены с помощью полупроводниковых инфракрасных лазеров. Переход 3Н4 - 1D % может быть реализован с помощью импульсного лазера на красителе Rodamine - 6G, а для возбуждения перехода 3Н6 - 3Р0 может быть использован импульс оранжевого сверхизлучения. [32]

Логические операции в такой многоуровневой квантовой системе реализуются путем применения коротких импульсов, длительность которых определяется амплитудой этих импульсов и контролируется экспериментатором. В работе [245] многоуровневый подход, развитый в работе [244], переносится на систему дискретных оптических уровней некрамерсова редкоземельного иона в кристалле. В качестве такового выбран ион трехвалентного празеодима в кристалле ЬаРз. Дело в том, что при низких температурах этот ион обладает простой и хорошо изученной структурой уровней. В этих условиях равновесное состояние системы совпадает с ее начальным состоянием и имеется принципиальная возможность реализовать квантовый вентиль на отдельном ионе, а квантовые вычисления вести в режиме счета одиночных фотонов. [33]

Перечислим важнейшие вехи в истории квантовых компьютеров. В 1973 году Чарльз Беннетт указал на теоретическую возможность обратимой машины Тьюринга, а первое квантовое описание машины Тьюринга дал Пол Бенев в 1980 году. Огромное значение имела провидческая работа Ричарда Фейнмана ( 1982), показавшего, что классическая вычислительная машина Тьюринга - очень плохое средство описания квантовых явлений, в то время как квантовая машина Тьюринга будет уверенно решать как квантовые, так и их частный случай - классические - задачи. Важной вехой в развитии теории стала статья Дойча и Ричарда Джозса ( 1992), в которой показано, что квантовые вычисления могут быть выполнены за время, которое экспоненциально мало по сравнению со временем, потребным для этих же целей классическим компьютерам. [34]

Страницы: 1 2 3