stringtranslate.com

Квантовая информатика

Квантовая информатика — это область, которая объединяет принципы квантовой механики с теорией информации для изучения обработки, анализа и передачи информации. Она охватывает как теоретические, так и экспериментальные аспекты квантовой физики, включая пределы того, чего можно достичь с помощью квантовой информации . Термин квантовая теория информации иногда используется, но он не включает экспериментальные исследования и может быть спутан с подобластью квантовой информатики, которая занимается обработкой квантовой информации.

Научные и инженерные исследования

Квантовая телепортация , запутанность и производство квантовых компьютеров зависят от всестороннего понимания квантовой физики и инженерии. Google и IBM вложили значительные средства в исследования аппаратного обеспечения квантовых компьютеров, что привело к значительному прогрессу в производстве квантовых компьютеров с 2010-х годов. В настоящее время возможно создать квантовый компьютер с более чем 100 кубитами , но уровень ошибок высок из-за отсутствия подходящих материалов для производства квантовых компьютеров. [1] Майорановские фермионы могут быть критически важным недостающим материалом. [2]

Устройства квантовой криптографии теперь доступны для коммерческого использования. Одноразовый шифр, используемый шпионами во время Холодной войны , использует последовательность случайных ключей для шифрования. Эти ключи можно безопасно обменивать с помощью пар квантовых запутанных частиц, поскольку принципы теоремы о неклонировании и коллапса волновой функции гарантируют безопасный обмен случайными ключами. Разработка устройств, которые могут передавать квантовые запутанные частицы, является важной научной и инженерной целью. [ необходима цитата ]

Qiskit , Cirq и Q Sharp — популярные квантовые языки программирования. Нужны дополнительные языки программирования для квантовых компьютеров, а также большее сообщество компетентных квантовых программистов. Для этого нужны дополнительные учебные ресурсы, поскольку в квантовом программировании есть много фундаментальных различий, что ограничивает количество навыков, которые можно перенести из традиционного программирования. [ необходима цитата ]

Смежные математические предметы

Квантовый алгоритм и квантовая теория сложности являются двумя предметами в алгоритмах и теории вычислительной сложности . В 1994 году математик Питер Шор представил квантовый алгоритм для разложения на простые множители , который с квантовым компьютером, содержащим 4000 логических кубитов , мог потенциально взломать широко используемые шифры, такие как RSA и ECC , что представляет собой серьезную угрозу безопасности. Это привело к увеличению инвестиций в исследования квантовых вычислений и развитию постквантовой криптографии для подготовки к эре отказоустойчивых квантовых вычислений (FTQC). [3]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Шиба, К., Сакамото, К., Ямагучи, К., Малла, ДБ и Согабе, Т. 2019, Встроенный квантовый вентильный автоэнкодер со сверточным фильтром, Библиотека Корнелльского университета, arXiv.org, Итака.
  2. ^ Chiu, Ching-Kai; Teo, Jeffrey CY; Schnyder, Andreas P.; Ryu, Shinsei (31 августа 2016 г.). «Классификация топологической квантовой материи с симметриями». Reviews of Modern Physics . 88 (3): 035005. arXiv : 1505.03535 . Bibcode :2016RvMP...88c5005C. doi : 10.1103/RevModPhys.88.035005 .
  3. ^ Häner, Thomas; Jaques, Samuel; Naehrig, Michael; Roetteler, Martin; Soeken, Mathias (2020). «Улучшенные квантовые схемы для дискретных логарифмов эллиптических кривых». В Ding, Jintai; Tillich, Jean-Pierre (ред.). Постквантовая криптография . Конспект лекций по информатике. Cham: Springer International Publishing. стр. 425–444. arXiv : 2001.09580 . doi :10.1007/978-3-030-44223-1_23. ISBN 978-3-030-44223-1.

Внешние ссылки