关键字 |
| 量子计算、量子纠错、量子模型,BQSM |
介绍 |
| 量子计算方法研究的信息处理任务,可以使用量子力学系统来完成。量子安全模型是基于计划探索量子纠错系统。下一代计算机预计开始推广使用量子逻辑电路和量子算法通过把桌面系统,使用量子逻辑。ln这种背景下有必要计划防止量子信息错误由于de连贯性和其他量子噪声的量子纠错也基本实现容错量子计算(基于基本量子安全方案)不仅可以处理噪声对量子信息存储,还有错误的量子门,量子准备和错误的错误的测量。ln经典纠错冗余的存在。典型报道的方法是多次存储的信息,如果这些副本后发现不同意(类似于多数投票),那么检测到的错误”。这种方法是有效的单比特错误,而不是多个比特错误。然而,在量子信息复制的情况下禁止由于no-cloning定理,这提供了一个制定一个理论的量子纠错的障碍。计划去探索一个量子位的信息传播的概念到highly-entangled几个(物理)量子位的状态。因此,量子纠错代码通过一个量子位的信息存储到一个highly-entangled多个量子比特是探索的状态。 ln this way, a quantum error correcting code protects quantum information against errors of a limited form. |
| 一个机会来创建无条件安全的量子承诺和量子的转移(OT)协议是使用有界量子存储模型(BQSM)。在这个模型中,我们假设量子数据量的敌人可以存储受限于一些已知常数问:施加任何限制数量的古典(即。,是非量子存储模型)数据的对手可能商店。BQSM,可以构建和无视转让协议的承诺。底层想法如下:协议各方交换问多量子位(量子比特)。因为即使一个不诚实的党不能存储所有信息(对手仅限于问量子位的量子存储器),很大一部分的数据必须测量或丢弃。迫使不诚实的政党来衡量的很大一部分mayer承诺允许绕过不可能结果的数据和无视转让协议现在可以实施。 |
| BQSM的优点是,假设对手的量子存储器有限公司是很现实的。用今天的技术、存储甚至单个量子位可靠地在一个足够长的时间是很困难的。的扩展BQSM noisy-storage模型引入韦娜,病菌和Terha。而不是考虑上限对手的量子存储器的物理尺寸,敌人是允许使用任意大小的不完美的量子存储设备。水平的缺陷被嘈杂的量子通道模型。足够高的噪音水平,原语一样可以实现BQSM和BQSM形式noisystorage模型的一个特例。 |
相关工作 |
| 量子力学的理论是经典物理解释的失败引发了许多微观物理学的现象被观察到在十九和二十世纪初的结束。现在,量子力学是至关重要的对于理解固体的物理,激光、半导体和超导设备,等离子体,等。近年来,量子力学与计算机科学,信息理论在通信和数字信号处理。例如,肖显示整数分解可以在多项式时间内完成量子计算机。肖的量子分解算法的主要应用之一是打破RSA公钥密码体制。因此,开发新的计算方法和信号处理算法通过借鉴量子力学的原则是一个非常有趣的和新的研究课题。量子计算是一种新的计算方法,有可能彻底改变计算机科学领域。已故诺贝尔奖物理学家理查德·费曼,谁有兴趣使用计算机模拟量子系统。 |
| 测量:测量仪器决定属性相互作用的量子系统。因此,这是不可能的治疗系统或设备作为孤立的,至少在交互时的关键时期。相反,一个人应该把两个在一起,构成一个结合和孤立量子系统的开发运营商应用相应的统一的时间。 |
| 量子信息类型:自世界(据我们所知)是量子力学,“古典”信息必须是某种“量子信息。种量子信息代表至少一种观察量子信息理论与经典信息理论由香农和他的继任者,并以何种方式出现新现象时,考虑量子效应。 |
| 量子纠错是与古典类比错误校正码开发的,但在量子情况下一个需要几个额外的技巧。创建几个副本经典纠错是基于冗余的信息在不同的信号或不同的物理对象,所以,如果一个或几个的丢失或损坏,可以恢复原始信息的保持。量子纠错是基于相同的一般原则,但简单地复制古典意义上的信息将不会工作,鉴于no-cloning参数。 |
| 密集编码:“密集编码”的现象是基于这样的观察:一些国家属于贝尔。有当地统一的Ha将映射到任何其他州属于基础上,除了一个总体阶段。也有类似的单一Hb。 |
现有的方法 |
| 一位多次存储的信息错误,后来发现不同意(类似于多数投票),那么检测到错误的和多一点错误是量子信息的情况下禁止复制由于no-cloning定理。量子位的信息到一个highly-entangled几个状态(物理)量子位和保护量子信息错误的有限形式。 |
提出的方法 |
| 量子安全模型提出了一种新的方法是经典纠错方案综合症诊断错误导致腐败一个编码测量计划状态。然后纠正操作应用使用一个可逆操作来获取真实的信息。multi-qubit测量不打扰的量子信息编码状态但检索的信息错误。综合症测量可以确定一个量子位已经损坏,如果是这样,哪一个。lt是必需的,这个操作的结果(综合症)不仅要揭示物理量子位的影响,但同时,在这几种可能的方法的影响。一个量子位(量子比特)是一个标准的“位”——这是一个记忆的元素。不仅可以容纳美国' 0 ',' 1 '但这两个州的线性叠加,利用量子计算模型第一次被称为量子比特翻转被称为x-measurement翻转和第二信号是在量子称为z-measurement最后结合翻转,翻转迹象。 |
量子计算模型的体系结构 |
| 量子计算机体系结构有很大借鉴经典计算机体系结构,很难梳理工作负载的问题交织在一起的系统,和系统本身的设计。事实上,工作量、技术、纠错和架构都必须是在一起来创建一个完整的系统。我们大多数人已经使用肖的算法作为基准,对其重要性和清晰,而且因为它的傅里叶变换算法和量子是建立为其他算法,是有价值的构建块。 |
| 一个启动的量子纠错,许多研究人员认为这些问题是不可逾越的,或者至少有限的一系列问题可以应用量子计算。没有纠错(理论与实践),机器不能运行任何有用的时间长度。“下部”堆栈的谎言量子位的存储,提供有用的试验场的量子理论本身,但这里感兴趣的主要为基础构建大规模的量子计算机。这个堆栈的顶部和底部都是人口密集与聪明,专门的研究人员。 |
| 图1。显示了量子计算领域架构组成,人口稠密。设计架构的过程选择成功的指标,为组件定义所需的性能和成本,这样他们可以根据需要平衡。功能分为子系统,子系统之间的接口定义,以及相应的承诺和对行为的假设或条件。同样的量子计算机将大大超过简单统一的量子位元的集合。 |
| 在传统系统中,我们经常使用多个级别的纠错。同样的原理可以应用在量子系统中,的方式连接。在连接系统中,物理量子比特分组编码逻辑量子位,和一群逻辑量子位进一步编码(使用相同或不同的代码)来提供更大保护错误。 |
| 量子算法开始通过将一个输入寄存器的叠加。这种效应允许量子计算机来计算一个函数在所有可能的输入与此同时,在一个通过。肖的算法是一种算法由两个经典和量子部分,量子部分是基于量子场论和算术period-finding方法计算两个整数的模幂运算。量子算法的整数分解。给定一个整数N,发现其主要因素。在量子计算机的因素一个整数N,肖的算法运行在多项式时间(时间多项式在o (log N),输入的大小)。特别需要时间O (log N)3),证明整数分解问题可以有效解决量子计算机。这是明显快于已知最有效的古典分解算法。肖的算法的效率是由于量子效率(QFT)傅里叶变换,并通过反复调整模幂运算。肖的算法表明,保理是有效的在一个理想的量子计算机。 |
| 肖的分解算法包含两个部分: |
| 1。减少,可以做一个经典计算机,保理的问题orderfinding的问题。 |
| 2。量子算法解决order-finding问题。 |
| 算法: |
| 1。选择一个随机数字< N。 |
| 2。计算肾小球囊性肾病(N)。这可能是利用欧几里得算法完成的。 |
| 3所示。如果肾小球囊性肾病(N)≠1, N的还有一个重要的因素,所以我们正在做。 |
| 4所示。否则,使用period-finding子例程(下图)发现r,段以下功能:f (x) =xmod n即秩序r (ZN)X,这是最小的正整数的r f (x + r) = f (x)或f (x + r) =x + rmod N =xmod N。 |
| 5。如果r是奇数,回到步骤1。 |
| 6。如果一个r / 2≡−1 (mod N),回到步骤1。 |
| 7所示。肾小球囊性肾病(r / 2±1,N)是一个重要的因素的N .做完了。 |
结论和未来的范围 |
| 量子技术在未来将发挥非常重要的作用,到目前为止,已经有几家公司正在商业化量子通信系统。在未来量子计算机可以做各种各样的事情。量子计算机(会)巨大的处理能力,因为它可以并行计算任务,可以解决问题,使用一个普通的电脑几乎是棘手的。量子计算机是非常擅长搜索问题,也寻找大量的质数,密码学的一个重要领域。同时这将是21世纪最伟大的发现之一,这些计算机将使用量子力学和量子计算的技巧,这将提供更多的安全消息或信息共享的呈现。该方法可以实现实时应用程序,因为它非常简单,成本也很低时量子计算机的存在。 |
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数据乍一看 |
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| 图1 |
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引用 |
- m·a·尼尔森和i . l .壮族量子计算和量子信息,剑桥大学出版社,剑桥,2000年。
- Galindo和m·a·马丁德尔珈朵、信息和计算:经典和量子方面,“现代物理学的评论,vol.74, 2002年4月。雷竞技苹果下载
- Marinesu特区。和G打烊。Marinesu, 2004年。接近量子计算。普伦蒂斯霍尔,上台北。
- Vishal所在,S。,2007年。量子计算。塔塔·麦克洛希尔,德里。
- 阿布拉姆斯基,高层量子计算方法和信息,:学报第19届IEEE研讨会上逻辑在计算机科学中,410 - 414页。
- 罗德尼·道尔·范·米三世。量子多计算机体系结构的优化对肖的分解算法。庆应义塾大学博士论文,2006年。可以作为rXiv: quant-ph / 0607065
- w·D¨ur和H.J. Briegel。净化和量子纠缠correction.Rep.Prog错误。理论物理。,70:1381–1424, 2007
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