stringtranslate.com

Квантовая информатика

Квантовая информатика — это область, которая сочетает в себе принципы квантовой механики с теорией информации для изучения обработки, анализа и передачи информации. Он охватывает как теоретические, так и экспериментальные аспекты квантовой физики, включая пределы того, чего можно достичь с помощью квантовой информации . Иногда используется термин «квантовая теория информации» , но он не включает экспериментальные исследования и его можно спутать с разделом квантовой информатики, который занимается обработкой квантовой информации.

Научные и инженерные исследования

Квантовая телепортация , запутанность и производство квантовых компьютеров зависят от всестороннего понимания квантовой физики и техники. 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 частота ошибок высока из-за отсутствия подходящих материалов для изготовления квантового компьютера. [1] Майорановские фермионы могут быть важнейшим недостающим материалом. [2]

Устройства квантовой криптографии теперь доступны для коммерческого использования. Одноразовый блокнот — шифр, использовавшийся шпионами во время Холодной войны , — использует для шифрования последовательность случайных ключей. Этими ключами можно безопасно обмениваться с использованием пар квантово-запутанных частиц, поскольку принципы теоремы о запрете клонирования и коллапса волновой функции обеспечивают безопасный обмен случайными ключами. Разработка устройств, способных передавать квантово запутанные частицы, является важной научной и инженерной целью. [ нужна цитата ]

Qiskit , Cirq и Q Sharp — популярные языки квантового программирования. Необходимы дополнительные языки программирования для квантовых компьютеров, а также более широкое сообщество компетентных квантовых программистов. Для этого необходимы дополнительные учебные ресурсы, поскольку в квантовом программировании существует множество фундаментальных отличий, которые ограничивают количество навыков, которые можно перенести из традиционного программирования. [ нужна цитата ]

Связанные математические предметы

Квантовый алгоритм и квантовая теория сложности — два предмета алгоритмов и теории сложности вычислений . В 1994 году математик Питер Шор представил квантовый алгоритм факторизации простых чисел , который с помощью квантового компьютера, содержащего 4000 логических кубитов , потенциально может взломать широко используемые шифры, такие как RSA и ECC , представляя серьезную угрозу безопасности. Это привело к увеличению инвестиций в исследования квантовых вычислений и развитию постквантовой криптографии для подготовки к эпохе отказоустойчивых квантовых вычислений (FTQC). [3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Шиба, К., Сакамото, К., Ямагути, К., Малла, Д.Б. и Согабе, Т. 2019, Автоэнкодер квантовых вентилей со встроенным фильтром свертки, Библиотека Корнельского университета, arXiv.org, Итака.
  2. ^ Чиу, Чинг-Кай; Тео, Джеффри Сай; Шнайдер, Андреас П.; Рю, Синсэй (31 августа 2016 г.). «Классификация топологической квантовой материи с симметриями». Обзоры современной физики . 88 (3): 035005. arXiv : 1505.03535 . Бибкод : 2016RvMP...88c5005C. doi : 10.1103/RevModPhys.88.035005 .
  3. ^ Ханер, Томас; Жак, Самуэль; Наэриг, Майкл; Реттелер, Мартин; Соекен, Матиас (2020). Дин, Цзиньтай; Тиллих, Жан-Пьер (ред.). «Улучшенные квантовые схемы для дискретных логарифмов на эллиптических кривых». Постквантовая криптография . Конспекты лекций по информатике. Чам: Springer International Publishing: 425–444. arXiv : 2001.09580 . дои : 10.1007/978-3-030-44223-1_23. ISBN 978-3-030-44223-1.

Внешние ссылки