EITC/QI/QIF Bingehên Agahdariya Quantumê bernameya Sertîfîkaya IT a Ewropî ye li ser aliyên teorîkî û pratîkî yên agahdariya kuantûmê û hesabkirina quantumê, li ser bingeha qanûnên fîzîka kuantumê ne li şûna fîzîka klasîk û avantajên kalîteyî li hember hevpîşeyên xwe yên klasîk peyda dike.
Bernameya Perwerdehiya Bingehên Agahdariya Kuantumê ya EITC/QI/QIF danasîna mekanîka quantumê (tevî nihêrîna ceribandina şika ducar û midaxeleya pêla maddeyê), danasîna agahdariya kuantumê (qubits û temsîla wan a geometrîkî), polarîzasyona ronahiyê, prensîba nediyariyê, quantum vedihewîne. tevlihevbûn, paradoksa EPR, binpêkirina newekheviya Bell, terikandina realîzma herêmî, pêvajokirina agahdariya kuantûmê (di nav de veguherîna yekparêz, deriyên yek-qubit û du qubitî), teorema ne-klonkirin, teleportasyona kuantum, pîvana kuantum, hesabkirina kuantûmê (tevî danasîna pirjimar - Pergalên qubit, malbata dergehan a gerdûnî, vegerandina hesabkirinê), algorîtmayên kuantûmê (tevlî Veguherîna Quantum Fourier, algorîtmaya Simon, teza Churh-Turing a berfireh, algorîtma faktorkirina kuantûmê ya Shor'q, algorîtmaya lêgerîna kuantûmê ya Grover), algorîtmaya lêgerîna kuantûmê ya Grover), çavdêriyên kuantûmî pêkanînên qubits, teoriya tevliheviya kuantûmê, hesabkirina quantum a adiabatic ion, BQP, danasîna spinê, di hundurê strukturê jêrîn de, ku naveroka dîdaktîk a vîdyoyê ya berfireh wekî referans ji bo vê Sertîfîkaya EITC vedihewîne.
Agahdariya kuantumî agahdariya rewşa pergala kuantumê ye. Ew di teoriya agahdariya quantum de yekeya bingehîn a lêkolînê ye, û dikare bi karanîna teknîkên hilberandina agahdariya quantum ve were manîpule kirin. Agahdariya kuantûmê hem pênaseya teknîkî di warê entropiya Von Neumann de hem jî terma giştî ya hesabkirinê vedibêje.
Agahdarî û hesabkirina quantum qadek navdîsîplîn e ku di nav warên din de mekanîka quantum, zanistiya komputerê, teoriya agahdariyê, felsefe û krîptografî vedihewîne. Lêkolîna wê bi dîsîplînên wekî zanistiya cognitive, psîkolojî û neuroscience re jî têkildar e. Mebesta wê ya sereke derxistina agahdariya ji madeyê di pîvana mîkroskopî de ye. Çavdêrî di zanistiyê de krîturek bingehîn a rastîn û yek ji awayên herî girîng ên wergirtina agahdariyê ye. Ji ber vê yekê pîvandin hewce ye ku ji bo pîvandina çavdêriyê, ku ew ji bo rêbaza zanistî girîng e. Di mekanîka kuantûmê de, ji ber prensîba nediyariyê, çavdêriyên ne-gerguhêz bi hevdemî nayên pîvandin, ji ber ku di bingehekê de xwedan statûyek di bingehek din de ne xwedan statû ye. Ji ber ku her du guhêrbar di heman demê de baş nayên pênase kirin, rewşek quantum çu carî nikare agahdariya teqez li ser her du guherbaran bigire. Ji ber vê taybetmendiya bingehîn a pîvandinê di mekanîka kuantûmê de, ev teorî dikare bi gelemperî wekî nedetermînîst be, berevajî mekanîka klasîk, ku bi tevahî diyarker e. Bêdetermînîzma rewşên kuantûmê agahdariya ku wekî rewşên pergalên quantum têne pênase kirin diyar dike. Di warê matematîkê de ev hal di serpêhatiyên (tevlihevkirinên xêzikî) yên pergalên klasîk de ne.
Ji ber ku agahdarî her gav di rewşa pergalek laşî de tê kod kirin, ew bi xwe fizîkî ye. Dema ku mekanîka kuantûmê bi vekolîna taybetmendiyên maddeyê di asta mîkroskopî de mijûl dibe, zanista agahdariya kuantumî balê dikişîne ser derxistina agahdariya ji wan taybetmendiyan, û hesabkirina kuantum agahdariya kuantumê manîpule dike û pêvajo dike - operasyonên mentiqî pêk tîne - bi karanîna teknîkên hilberandina agahdariya quantumî.
Agahdariya kuantumê, mîna agahdariya klasîk, dikare bi karanîna komputeran were hilberandin, ji cîhek bo cîhek din were veguheztin, bi algorîtmayan were manîpule kirin û bi zanistiya kompîturê û matematîkê were analîz kirin. Mîna ku yekîneya bingehîn a agahdariya klasîk bit e, agahdariya kuantûmê jî bi qubitan re têkildar e, ku dikare di nav 0 û 1-an de li ser hev hebe (di heman demê de hinekî rast û xelet e). Agahdariya kuantumê di heman demê de dikare di rewşên tevlihevkirî de jî hebe, ku di pîvandinên xwe de têkiliyên ne-herêmî yên ne-klasîk diyar dikin, ku sepanên mîna teleportasyona quantumê dihêlin. Asta tevlîheviyê dikare bi entropiya Von Neumann were pîvandin, ku ew jî pîvanek agahdariya kuantumê ye. Di van demên dawî de, qada hesabkirina quantum ji ber ku îhtîmala têkbirina hesabkirin, ragihandin û krîptografî ya nûjen dibe qada lêkolînê ya pir çalak.
Dîroka agahdariya kuantûmê di destpêka sedsala 20-an de dest pê kir dema ku fîzîka klasîk di fîzîka quantum de hate veguheztin. Teoriyên fîzîkê yên klasîk bêaqiliyên wekî felaketa ultraviyole, an elektronên ku di nav navokê de diherikin pêşbînî dikirin. Di destpêkê de ev pirsgirêk bi zêdekirina hîpoteza ad hoc li fizîkê ya klasîk hatin xwar. Zû zû, diyar bû ku divê teoriyek nû were afirandin ji bo ku van bêaqilan fêm bike, û teoriya mekanîka kuantûmê çêbû.
Mekanîka kuantûmê ji hêla Schrödinger ve bi karanîna mekanîka pêlan û Heisenberg bi karanîna mekanîka matrixê ve hatî çêkirin. Wekheviya van rêbazan paşê hate îsbat kirin. Formulên wan dînamîkên pergalên mîkroskopî vedibêjin lê di danasîna pêvajoyên pîvandinê de gelek aliyên nebaş hebûn. Von Neumann teoriya kuantûmê bi karanîna cebra operatorê bi rengekî ku pîvandin û hem jî dînamîk vedibêje formule kir. Van lêkolînan li şûna nêzîkbûnek mîqdar a ji bo derxistina agahdariya bi pîvandinê, bal kişand ser aliyên felsefî yên pîvandinê.
Di salên 1960-an de, Stratonovich, Helstrom û Gordon formulek ragihandina optîkî ya ku bi karanîna mekanîka quantum ve tê bikar anîn pêşniyar kirin. Ev yekem xuyabûna dîrokî ya teoriya agahdariya quantum bû. Wan bi gelemperî îhtîmalên xeletiyê û kapasîteyên kanalê yên ragihandinê lêkolîn kirin. Dûv re, Holevo di veguheztina peyamek klasîk de bi kanalek quantum ve sînorek jor a leza ragihandinê wergirt.
Di salên 1970-an de, teknîkên ji bo manîpulekirina dewletên kuantûmê yên yek-atomî, wek xefika atomê û mîkroskopa tunekirinê ya şopandinê, dest bi pêşxistinê kirin, ku îmkana veqetandina atomên yekane û rêzkirina wan di rêzan de. Beriya van geşedanan, kontrolkirina rast a li ser pergalên yekane yên kuantûmê ne mimkun bû, û ceribandinan kontrolek hişk û hevdem li ser hejmarek mezin a pergalên quantum bikar anîn. Pêşkeftina teknîkên manîpulasyonê yên yek-dewletê rê li ber eleqeya zêde di warê agahdariya kuantum û hesabkirinê de girt.
Di salên 1980-an de, meraq li ser wê yekê derket ku gelo dibe ku meriv bandorên kuantûmê bikar bîne da ku teoriya nisbetbûnê ya Einstein red bike. Heger îmkana klonkirina dewleteke kuantûmê ya nenas bihata kirin, dê mimkun bû ku meriv dewletên quantumê yên tevlihev bikar bîne da ku agahdariya ji leza ronahiyê zûtir bişîne, ku teoriya Einstein red bike. Lêbelê, teorema ne-klonkirinê nîşan da ku klonkirinek wusa ne gengaz e. Teorem yek ji encamên pêşîn ên teoriya agahdariya kuantumê bû.
Pêşveçûn ji krîptografî
Tevî hemû heyecan û eleqeya li ser lêkolîna pergalên quantumê yên veqetandî û hewldana dîtina rêyek ji bo dorpêçkirina teoriya nisbîbûnê, lêkolîna di teoriya agahdariya kuantumê de di salên 1980-an de sekinî bû. Lêbelê, di heman demê de rêgezek din dest pê kir ku di nav agahdarî û hesabkirina quantum de dest pê kir: Cryptography. Di wateya gelemperî de, krîptografî pirsgirêka kirina danûstendinê an hesabkirinê ye ku bi du an bêtir aliyên ku dibe ku ji hev bawer nekin ve girêdayî ye.
Bennett û Brassard kanalek danûstendinê pêşve xistin ku bêyî ku were dîtin ne gengaz e ku meriv li ser were guhdarîkirin, rêyek danûstendina bi dizî li dûr û dirêj bi karanîna protokola krîptografî ya quantum BB84. Ramana sereke bikaranîna prensîba bingehîn a mekanîka quantumê bû ku çavdêrî çavdêriyê aciz dike, û danasîna gûhdarek di xetek pêwendiya ewledar de dê tavilê bihêle ku her du aliyên ku hewl didin danûstandinê bikin dê ji hebûna guhdarker zanibin.
Pêşveçûn ji zanistiya computer û matematîkê
Bi hatina ramanên şoreşgerî yên Alan Turing ên li ser komputerek bernamekirî, an makîneya Turing, wî destnîşan kir ku her hesabek cîhana rastîn dikare bibe hesabek wekhev a ku makîneyek Turing vedihewîne. Ev wekî teza Dêr-Turing tê zanîn.
Zû zû, komputerên yekem hatin çêkirin û hardware ya komputerê bi lezek wusa bilez mezin bû ku mezinbûn, bi ezmûna hilberînê, di nav têkiliyek ampîrîkî ya bi navê qanûna Moore de hate kod kirin. Ev 'qanûn' meyleke projeyî ye ku dibêje hejmara transîstorên di çerxeke entegre de her du salan carekê duqat dibe. Gava ku transîstor dest pê kir ku piçûktir û piçûktir bibin da ku li her qada rûkê bêtir hêzê pak bikin, bandorên kuantumê di elektronîkê de dest pê kir ku di encamê de destwerdana bêhiş derket holê. Ev bû sedema hatina komputera kuantumê, ku mekanîka kuantûmê ji bo sêwirana algorîtmayan bikar tîne.
Di vê nuqteyê de, komputerên quantum soz da ku ji bo hin pirsgirêkên taybetî ji komputerên klasîk pir zûtir in. Pirsgirêkek mînakek weha ji hêla David Deutsch û Richard Jozsa ve hatî pêşve xistin, ku wekî algorîtmaya Deutsch-Jozsa tê zanîn. Lêbelê, ev pirsgirêk hindik bû ku ji bo serîlêdanên pratîkî tune. Peter Shor di sala 1994-an de pirsgirêkek pir girîng û pratîkî peyda kir, yek ji dîtina faktorên sereke yên yekjimar. Pirsgirêka logarîtmaya veqetandî ya ku jê re tê gotin, dikaribû li ser komputerek kuantumê bi bandor were çareser kirin lê ne li ser komputerek klasîk, ji ber vê yekê nîşan dide ku komputerên kuantum ji makîneyên Turing bi hêztir in.
Pêşveçûn ji teoriya agahdariyê
Dora dema ku zanista kompîturê şoreşek çêkir, teoriya agahdarî û ragihandinê jî bi riya Claude Shannon ve bû. Shannon du teoremên bingehîn ên teoriya agahdariyê pêşxist: Teorema kodkirina kanala bê deng û teorema kodkirina kanala bi deng. Wî her weha destnîşan kir ku kodên rastkirina xeletiyê dikarin ji bo parastina agahdariya ku têne şandin bikar bînin.
Teoriya agahdariya quantumê jî rêgezek bi heman rengî şopand, Ben Schumacher di sala 1995-an de analogek ji teorema kodkirina bê deng a Shannon re bi karanîna qubit çêkir. Teoriyek rastkirina xeletiyê jî pêş ket, ku destûrê dide komputerên kuantûmê ku bêyî dengbêjiyê hesabên bikêr çêkin, û pêwendiya pêbawer li ser kanalên quantumê yên bi deng çêkin.
Qubits û teoriya agahdariyê
Agahdariya kuantumê ji agahdariya klasîk, ku ji hêla bîtikê ve hatî xuyang kirin, bi gelek awayên balkêş û nenas bi tundî cûda dibe. Digel ku yekeya bingehîn a agahdariya klasîk bit e, yekeya herî bingehîn a agahdariya kuantumê qubit e. Agahdariya klasîk bi karanîna entropiya Shannon tê pîvandin, dema ku analoga mekanîkî ya kuantûmê entropiya Von Neumann e. Komek îstatîstîkî ya pergalên mekanîkî yên kuantûmê ji hêla matrixa dendikê ve tê destnîşan kirin. Di teoriya agahdariya klasîk de gelek pîvanên entropyayê jî dikarin ji doza kuantûmê re bêne gelemperî kirin, wek entropiya Holevo û entropiya quantumê ya bi şert.
Berevajî dewletên dîjîtal ên klasîk (yên ku veqetandî ne), qubitek domdar-nirxdar e, ku bi rêgezek li ser qada Bloch ve tê ravekirin. Tevî ku bi berdewamî bi vî rengî tê nirx kirin, qubit yekîneya herî piçûk a agahdariya kuantûmê ye, û her çend rewşa qubit-ê domdar be jî, ne mimkûn e ku nirxê rast were pîvandin. Pênc teoremên navdar sînorên li ser manîpulekirina agahdariya quantum diyar dikin:
- Teorema ne-teleportasyonê, ku dibêje ku qubitek nikare (bi tevahî) veguhezîne bitsên klasîk; ango bi tevahî nayê "xwendin",
- teorema ne-klonkirinê, ku pêşî li kopîkirina qubitek keyfî digire,
- teorema bê jêbirinê, ku pêşî li jêbirina qubitek keyfî digire,
- teorema ne-weşanê, ku nahêle qubitek keyfî ji gelek wergiran re were radest kirin, her çend ew ji cîhek bi cîh were veguheztin (mînak bi teleportasyona kuantumî),
- Teorema ne-veşartinê, ku parastina agahdariya kuantûmê nîşan dide, Van teorem îspat dikin ku agahdariya kuantumê di gerdûnê de parastî ye û ew di hilberandina agahdariya quantum de îmkanên bêhempa vedikin.
Danasîna agahdariya Quantum
Rewşa qubitê hemû agahiyên wê dihewîne. Ev rewş bi gelemperî wekî vektorek li ser qada Bloch tête diyar kirin. Ev rewş dikare bi sepandina veguhertinên xêzik an jî dergehên kuantûmî li ser wan were guheztin. Van veguherînên yekbûyî wekî zivirandinên li ser Bloch Sphere têne binav kirin. Dema ku dergehên klasîk bi operasyonên naskirî yên mantiqa Boolean re têkildar in, deriyên quantum operatorên yekbûyî yên laşî ne.
Ji ber bêserûberiya pergalên kuantûmê û nemimkûniya kopîkirina rewşên kopîkirinê, hilanîna agahdariya kuantumê ji hilanîna agahdariya klasîk pir dijwartir e. Lêbelê, bi karanîna rastkirina xeletiya quantumê agahdariya kuantum hîn jî di prensîbê de bi pêbawer dikare were hilanîn. Hebûna kodên rastkirina xeletiya quantumê jî rê li ber îhtîmala hesabkirina quantum-toleransê vekiriye.
Biteyên klasîk bi karanîna dergehên quantumê dikarin di nav mîhengên qubitan de werin kod kirin û dûv re ji wan werin derxistin. Bi serê xwe, qubitek yek dikare ji yek bit zêdetir agahdariya klasîk a gihîştî der barê amadekirina xwe de ragihîne. Ev teorema Holevo ye. Lêbelê, di kodkirina superdense de şanderek, bi karkirina li ser yek ji du qubitên tevlihev, dikare du bit agahdariya gihîştî ya li ser rewşa xweya hevbeş bigihîne wergirek.
Agahdariya kuantum dikare di kanalek quantum de, wekî têgîna kanalek ragihandinê ya klasîk were veguheztin. Peyamên kuantûmê xwedî mezinahiyek dawî ne, ku bi qubitan têne pîvandin; kanalên kuantûmê xwedan kapasîteya kanalek bêdawî ne, ku bi qubit di çirkeyê de tê pîvandin.
Agahdariya kuantûmê, û guhertinên di agahdariya kuantûmê de, bi karanîna analogek entropiya Shannon, ku jê re Entropya von Neumann tê gotin, ji hêla hejmarî ve têne pîvandin.
Di hin rewşan de, algorîtmayên kuantûmê dikarin ji her algorîtmayên klasîk ên naskirî zûtir ji bo pêkanîna hesaban werin bikar anîn. Mînaka herî navdar a vê algorîtmaya Shor e ku dikare jimareyan di dema pirnomîal de faktor bike, li gorî algorîtmayên herî baş ên klasîk ên ku wextê jêrîn-hêjayî digirin. Ji ber ku faktorîzasyon parçeyek girîng a ewlehiya şîfrekirina RSA ye, algorîtmaya Shor qada nû ya krîptografiya post-quantum vekir ku hewl dide ku nexşeyên şîfrekirinê yên ku ewledar bimînin jî dema ku komputerên kuantum dileyizin bibînin. Nimûneyên din ên algorîtmayan ku serweriya kuantûmê nîşan didin algorîtmaya lêgerînê ya Grover-ê ye, ku li wir algorîtmaya quantum li ser algorîtmaya klasîk a çêtirîn gengaz lezek çargoşe dide. Çîna tevliheviya pirsgirêkên ku bi komputerek quantum ve bi bandor têne çareser kirin wekî BQP tê zanîn.
Dabeşkirina mifteya quantum (QKD) rê dide veguheztina bê şert û merc a agahdariya klasîk, berevajî şîfrekirina klasîk, ku her gav dikare di prensîbê de were şikandin, heke ne di pratîkê de be. Bala xwe bidinê ku hin xalên nazik ên di derbarê ewlehiya QKD de hîn jî bi germî têne nîqaş kirin.
Lêkolîna hemî mijar û cûdahiyên jorîn teoriya agahdariya quantum pêk tîne.
Têkiliya mekanîka quantumê
Mekanîka Kuantum lêkolînek e ku çawa pergalên fîzîkî yên mîkroskopî bi dînamîk di xwezayê de diguhezin. Di warê teoriya agahdariya kuantûmê de, pergalên quantumê yên ku têne lêkolîn kirin ji hemî hevtayên cîhana rastîn têne derxistin. Mînakî qubitek ji hêla fîzîkî ve dibe fotonek di komputerek quantum a optîk a xêz de, îyonek di komputerek quantum a îyonê ya girtî de, an jî dibe ku ew berhevokek mezin a atoman be wekî di komputerek quantum a superconduct de. Bêyî pêkanîna fizîkî, sînor û taybetmendiyên qubitan ên ku ji hêla teoriya agahdariya kuantum ve têne destnîşan kirin têne destnîşan kirin ji ber ku hemî van pergal bi matematîkî ji hêla heman amûra matricên tîrêjê ve li ser hejmarên tevlihev têne diyar kirin. Cûdahiyek din a girîng a bi mekanîka quantum re ev e ku, dema ku mekanîka quantum bi gelemperî pergalên bêsînor-dimensî yên wekî oscilatorek ahengek dixwîne, teoriya agahdariya quantum hem bi pergalên guhêrbar-domdar û hem jî bi pergalên guhêrbar-dawî re têkildar e.
Hesabkirina kuantumê
Hesabkirina quantum cureyek hesabkirinê ye ku taybetmendiyên kolektîf ên dewletên quantumê, wekî serpêhatî, navbeynkarî û tevlihevî, bikar tîne da ku hesaban pêk bîne. Amûrên ku hesabên kuantûmê pêk tînin wekî komputerên kuantûmê têne zanîn.: I-5 Her çend komputerên quantumê yên heyî pir piçûk in ku ji bo sepanên pratîkî ji komputerên asayî (klasîk) derkevin jî, tê bawer kirin ku ew dikarin hin pirsgirêkên hesabkirinê çareser bikin, mîna faktorkirina hejmarên yekjimar. (ku di bin şîfrekirina RSA de ye), ji komputerên klasîk pir zûtir zûtir e. Lêkolîna komputera kuantûmê bineqada zanistiya agahdariya quantumê ye.
Dema ku fîzîknas Paul Benioff modela mekanîka quantum a makîneya Turing pêşniyar kir, komputera kuantumê di sala 1980 de dest pê kir. Richard Feynman û Yuri Manin paşê pêşnîyar kirin ku komputerek kuantûmê potansiyela wê heye ku tiştên ku komputerek klasîk nekaribin bike simule bike. Di sala 1994-an de, Peter Shor algorîtmayek kuantûmê ji bo faktorkirina hejmarên bêkêmasî yên bi potansiyela şîfrekirina pêwendiyên RSA-şîfrekirî pêşxist. Di sala 1998-an de Isaac Chuang, Neil Gershenfeld û Mark Kubinec yekem komputera quantumê ya du qubitî ku karibû hesaban bike çêkir. Tevî pêşkeftina ceribandinê ya domdar ji dawiya salên 1990-an û vir ve, pir lêkolîner bawer dikin ku "hejmarkirina quantum-tehemûlê xelet [hê jî xewnek pir dûr e." Di salên dawî de, veberhênana di lêkolîna komputera quantum de di sektorên gelemperî û taybet de zêde bûye. Di 23ê Cotmeha 2019an de, Google AI, bi hevkariya Daîreya Hewayî û Fezayê ya Neteweyî ya Dewletên Yekbûyî (NASA), îdia kir ku hesabek kuantûmê kiriye ku li ser her komputerek klasîk nepêkan e, lê gelo ev îdîa bû an hîn jî derbasdar e mijarek e. lêkolîn çalak.
Çend cureyên komputerên kuantûmê hene (ku wekî pergalên hesabkirina quantum jî têne zanîn), di nav de modela çerxa quantum, makîneya Turing a quantum, komputera quantum a adiabatic, komputera quantum a yekalî, û otomatên hucreyî yên quantum ên cihêreng. Modela ku herî zêde tê bikar anîn çerxa kuantûmê ye, li ser bingeha bit kuantûmê, an "qubit", ku di hesabkirina klasîk de hinekî bi bitê re analog e. Qubitek dikare di rewşek 1 an 0 ya kuantûmê de be, an jî di serpêhatiya 1 û 0 de be. Lêbelê dema ku tê pîvandin, ew her gav 0 an 1 e; îhtîmala yek encaman bi rewşa quantuma qubitê ve yekser berî pîvandinê ve girêdayî ye.
Hewldanên ji bo avakirina komputerek quantumî ya fizîkî balê dikişîne ser teknolojiyên wekî transmon, xefikên îyonan û komputerên quantumî yên topolojîk, ku armanc ew e ku qubitên kalîteya bilind biafirînin.: 2–13 Dibe ku ev qubit cûda cûda bêne sêwirandin, li gorî modela hesabkeriya tevahî ya komputera quantumê. çi dergehên mantiqê yên kuantûmî, çi lêhûrbûna kuantûmê, çi jî hesabkirina kuantûmê ya adiabatîk. Niha ji bo avakirina komputerên quantum ên kêrhatî gelek astengiyên girîng hene. Bi taybetî jî dijwar e ku meriv dewletên quantumê yên qubits biparêze, ji ber ku ew ji dekoherensiya kuantum û dilsoziya dewletê dikişînin. Ji ber vê yekê komputerên quantum hewceyê rastkirina xeletiyê dikin.
Her pirsgirêkek hesabkirinê ya ku bi komputerek klasîk ve were çareser kirin dikare bi komputerek kuantumê jî were çareser kirin. Berevajî vê, her pirsgirêkek ku bi komputerek quantum ve were çareser kirin dikare bi komputerek klasîk ve jî were çareser kirin, bi kêmanî di prensîbê de demek têra xwe tê dayîn. Bi gotineke din, komputerên kuantûmê guh didin teza Church-Turing. Ev tê vê wateyê ku dema ku komputerên quantum di warê jimartinê de li hember komputerên klasîk tu avantajên din peyda nakin, algorîtmayên kuantumê ji bo hin pirsgirêkan ji algorîtmayên klasîk ên naskirî yên têkildar xwedan tevliheviyên demê pir kêmtir in. Nemaze, tê bawer kirin ku komputerên kuantum dikarin bi lez hin pirsgirêkan çareser bikin ku tu komputerek klasîk nekare di demek gengaz de çareser bike - serkeftinek ku wekî "serweriya quantum" tê zanîn. Lêkolîna tevliheviya hesabkerî ya pirsgirêkan di derheqê komputerên kuantûmê de wekî teoriya tevliheviya kuantûmê tê zanîn.
Modela serdest a hesabkirina kuantûmê hesabkirinê li gorî torgilokek dergehên mantiqa quantumê vedibêje. Ev model dikare wekî gelemperîkirina xêz-cebrîkî ya abstrakt a çerxa klasîk were hesibandin. Ji ber ku ev modela çerxê guhê xwe dide mekanîka kuantumê, tê bawer kirin ku komputerek kuantûmê ku karibe van dorhêlan bi bandor bimeşîne, ji hêla fizîkî ve pêkan e.
Bîreke ku ji n bit agahiyê pêk tê 2^n rewşên mumkin hene. Vektorek ku hemî rewşên bîranînê temsîl dike bi vî rengî 2^n têketin hene (ji bo her dewletê yek). Ev vektor wekî vektorek îhtimalê tê dîtin û vê rastiyê destnîşan dike ku bîr di rewşek taybetî de tê dîtin.
Di dîtina klasîk de, yek têketin dê nirxa 1 hebe (ango 100% îhtîmala ku di vê rewşê de be) û hemî navnîşên din dê sifir bin.
Di mekanîka kuantûmê de, vektorên îhtimalê dikarin ji operatorên draviyê re bêne giştî kirin. Formalîzma vektora dewleta kuantûmê bi gelemperî pêşî tê destnîşan kirin ji ber ku ew ji hêla têgînî ve hêsantir e, û ji ber ku ew dikare li şûna formalîzma matrixa tîrêjê ji bo dewletên saf, ku tevahiya pergala kuantumê tê zanîn, were bikar anîn.
hesabkirinek kuantûmê dikare wekî torgilokek dergehên mantiqa quantum û pîvandinan were binav kirin. Lêbelê, her pîvanek dikare heya dawiya hesabkirina kuantûmê were paşxistin, her çend ev paşveçûn dibe ku bi lêçûnek hesabkirinê were, ji ber vê yekê pir dorhêlên kuantumê torgilokek ku tenê ji deriyên mantiqa kuantumê pêk tê û bê pîvandin nîşan didin.
Her hejmartina kuantûmê (ku di formalîzma jorîn de, her matrixek yekbûyî ya li ser n qubitan e) dikare wekî torgilokek dergehên mantiqa quantumê ji malbatek pir piçûk a deriyan were temsîl kirin. Hilbijartina malbata dergehê ku vê çêkirinê pêk tîne, wekî komek dergehek gerdûnî tê zanîn, ji ber ku komputerek ku dikare çerxên weha bimeşîne, komputerek quantum a gerdûnî ye. Yek komek wusa hevpar hemî deriyên yek-qubit û her weha deriyê CNOT ji jor ve vedihewîne. Ev tê vê wateyê ku her hesabek quantum dikare bi cîbicîkirina rêzek deriyên yek-qubit bi hev re bi dergehên CNOT re were kirin. Her çend ev koma dergeh bêsînor be jî, bi îtiraza teorema Solovay-Kitaev dikare bi komek dergehek bêdawî were guheztin.
Algorithmên Quantum
Pêşveçûn di dîtina algorîtmayên kuantûmê de bi gelemperî balê dikişîne ser vê modela çerxa kuantumê, her çend îstîsnayên mîna algorîtmaya adiabatîk a kuantûmê hene. Algorîtmayên kuantûmê bi hûrgulî dikarin ji hêla celebê leza ku li ser algorîtmayên klasîk ên têkildar têne bidestxistin têne kategorîze kirin.
Algorîtmayên quantumê yên ku ji algorîtmaya klasîk a herî naskirî ji leza pirnomî zêdetir pêşkêşî dikin, algorîtmaya Shor ji bo faktorkirinê û algorîtmayên quantumê yên têkildar ji bo hesabkirina logarîtmayên veqetandî, çareserkirina hevkêşeya Pell, û bi gelemperî çareserkirina pirsgirêka binkoma veşartî ya ji bo komên abelî yên dawî hene. Van algorîtmayan bi primitive veguhertina Fourier ya kuantûmê ve girêdayî ne. Tu delîlek matematîkî nehatiye dîtin ku nîşan bide ku algorîtmayek klasîk a bi heman rengî zû nayê vedîtin, her çend ev yek ne gengaz tê dîtin. di modela pirsa quantum de ye, ku modelek sînorkirî ye ku tê de îsbatkirina sînorên jêrîn pir hêsantir e û ne hewce ye ku ji bo pirsgirêkên pratîkî bilez wergerîne.
Pirsgirêkên din, di nav de simulasyona pêvajoyên fizîkî yên kuantûmê yên ji kîmyayê û fîzîka hişk, nêzîkbûna hin polînomên Jones, û algorîtmaya quantumê ya pergalên xêzkirî yên hevkêşan, algorîtmayên kuantûmê xuya dikin ku leza super-polînomî didin û BQP-temam in. Ji ber ku ev pirsgirêk BQP-temam in, ji bo wan algorîtmayek klasîk a bi heman rengî bilez tê vê wateyê ku tu algorîtmayek quantum lezek super-polnomîal nade, ku tê bawer kirin ku ne mimkûn e.
Hin algorîtmayên kuantûmê, mîna algorîtmaya Grover û zêdekirina amplitudê, li ser algorîtmayên klasîk ên têkildar leza polînomî dide. Her çend van algorîtmayan leza çargoşeyî ya mutewazî bidin jî, ew bi berfirehî têne sepandin û bi vî rengî ji bo cûrbecûr pirsgirêkan lezan didin. Gelek mînakên lezbûnên kuantûmê yên îsbatkirî yên ji bo pirsgirêkên pirsê bi algorîtmaya Grover ve girêdayî ne, di nav de algorîtmaya Brassard, Høyer û Tapp ya ji bo dîtina pevçûnan di fonksiyonên du-bi-yek de, ku algorîtmaya Grover bikar tîne, û algorîtmaya Farhi, Goldstone û Gutmann-ê ji bo evaluating daran, ku guhertoyek pirsgirêka lêgerînê ye.
Serîlêdanên krîptografîk
Serlêdanek girîng a hesabkirina quantumê ji bo êrîşên li ser pergalên krîptografîk ên ku niha têne bikar anîn e. Faktorkirina hejmarên yekjimar, ku ewlehiya pergalên krîptografî yên mifteya giştî vedihewîne, tê bawer kirin ku ji hêla komputerek asayî ve ji bo jimareyên mezin ji hêla jimartinê ve ne pêkan e heke ew hilbera çend hejmarên pêşîn bin (mînak, hilberên du jimareyên yekem ên 300-reqemî). Ji hêla berhevdanê ve, komputerek quantum dikare vê pirsgirêkê bi karanîna algorîtmaya Shor çareser bike da ku faktorên wê bibîne. Ev jêhatî dê bihêle ku komputerek kuantumî gelek pergalên krîptografî yên ku îro têne bikar anîn bişkîne, di vê wateyê de ku dê algorîtmayek dema pirnomî (di hejmara jimareyên jimareyê de) ji bo çareserkirina pirsgirêkê hebe. Bi taybetî, piraniya şîfreyên giştî yên populer li ser bingeha dijwariya faktorkirina hejmarên bêkêmasî an pirsgirêka logarîtmaya veqetandî ne, ku her du jî dikarin bi algorîtmaya Shor ve werin çareser kirin. Bi taybetî, algorîtmayên RSA, Diffie–Hellman, û elîptîk Diffie–Hellman dikarin werin şikandin. Vana ji bo parastina rûpelên Webê yên ewledar, e-nameya şîfrekirî, û gelek celeb daneyên din têne bikar anîn. Şikandina van dê ji bo nepenî û ewlehiya elektronîkî bandorek girîng hebe.
Naskirina pergalên krîptografîk ên ku dibe ku li hember algorîtmayên quantum ewledar bin mijarek aktîf e ku di bin qada şîfrekirina post-quantum de tê lêkolîn kirin. Hin algorîtmayên kilîta gelemperî li ser bingeha pirsgirêkan ji bilî faktorkirina jimareya bêkêmasî û pirsgirêkên logarîtmaya veqetandî yên ku algorîtmaya Shor li ser wan bicîh tîne, mîna pergala krîptoya McEliece li ser bingeha pirsgirêkek di teoriya kodkirinê de ye. Pergalên krîpto-based tîrêjê di heman demê de nayê zanîn ku ji hêla komputerên quantum ve têne şikandin, û dîtina algorîtmayek dema polînomîal a ji bo çareserkirina pirsgirêka binkoma veşartî ya dihedral, ku dê gelek pergalên krîpto-based tîrêjê bişkîne, pirsgirêkek vekirî ya baş-lêkolînkirî ye. Hatiye îsbat kirin ku sepandina algorîtmaya Grover ji bo şikandina algorîtmayek sîmetrîk (kilîtek nepenî) bi hêza hov dem hewce dike ku bi qasî 2n/2 bangên algorîtmaya krîptografî ya bingehîn e, li gorî di rewşa klasîk de bi qasî 2n re, tê vê wateyê ku dirêjahiya mifteya sîmetrîk e. bi bandor nîvî kirin: AES-256 dê li hember êrîşek ku algorîtmaya Grover bikar tîne xwedî heman ewlehiyê be ku AES-128 li dijî lêgerîna hov-hêza klasîk heye (binihêre Mezinahiya Key).
Krîptografiya quantum bi potansiyel dikare hin fonksiyonên şîfrekirina mifteya giştî pêk bîne. Ji ber vê yekê pergalên krîptografîk-bingeha quantum dikarin ji pergalên kevneşopî li hember hakkirina quantum ewletir bin.
Pirsgirêkên lêgerînê
Mînaka herî naskirî ya pirsgirêkek pejirandina leza kuantûmê ya pirnomî lêgerîna nesazkirî ye, dîtina babetek nîşankirî ji navnîşek n hêmanên di databasekê de. Ev dikare ji hêla algorîtmaya Grover ve bi karanîna pirsên O(sqrt(n)) ji databasê re were çareser kirin, ku çargoşe ji pirsên Omega(n) yên ku ji bo algorîtmayên klasîk hewce ne kêmtir e. Di vê rewşê de, avantaj ne tenê îsbatkirî ye, lê di heman demê de çêtirîn e: hate destnîşan kirin ku algorîtmaya Grover îhtîmala herî zêde ya peydakirina hêmana xwestinê ji bo her hejmarek lêgerînên oracle dide.
Pirsgirêkên ku dikarin bi algorîtmaya Grover re bêne çareser kirin xwedî taybetmendiyên jêrîn in:
- Di berhevkirina bersivên mimkun de avahiyek lêgerînê tune,
- Hejmara bersivên mimkun ên ku werin kontrol kirin wekî hejmara têketinên algorîtmayê ye, û
- Fonksiyonek boolean heye ku her têketinê dinirxîne û diyar dike ka ew bersiva rast e
Ji bo pirsgirêkên bi van hemî taybetmendiyan re, dema xebitandina algorîtmaya Grover li ser komputerek kuantûmê wekî koka çargoşe ya hejmara têketinan (an hêmanên di databasê de) dihejmêre, berevajî pîvana xêzikî ya algorîtmayên klasîk. Çînek giştî ya pirsgirêkan ku algorîtmaya Grover dikare li ser wan were sepandin, pirsgirêka têrbûna Boolean e, ku databasa ku algorîtma jê re dubare dike, ew e ku hemî bersivên gengaz e. Nimûneyek û serîlêdana (dibe ku) vê yekê şîfreyek şîfreyek e ku hewl dide şîfreyek texmîn bike. Şîfreyên sîmetrîk ên wekî Triple DES û AES bi taybetî li hember vê celebê êrîşan xeternak in.
Simulasyona pergalên kuantûmê
Ji ber ku kîmya û nanoteknolojî xwe dispêre têgihîştina pergalên kuantumê, û pergalên weha ne mimkûn e ku bi rengek bikêrhatî bi rengek klasîk simul bikin, pir kes bawer dikin ku simulasyona kuantumê dê yek ji girîngtirîn serîlêdanên hesabkirina quantum be. Di şert û mercên neasayî de wek reaksiyonên di hundirê kolîderê de jî dibe ku simulasyona quantumê were bikar anîn da ku tevgerên atom û pirtikan simule bike. Dibe ku simulasyonên quantumê ji bo pêşbînkirina rêyên paşerojê yên pirtik û protonên di binê superpozisyonê de di ceribandina du-slit de werin bikar anîn. Pîşesaziya gubreyê dema ku organîzmayên xwezayî jî amonyak hilberînin. Ji bo têgihîştina vê pêvajoyê ku hilberîna zêde dike, dibe ku simulasyonên quantum werin bikar anîn.
Annealing Quantum û optimîzasyona adiabatic
Hesabkirina kuantumê an jî hesabkirina kuantûmê ya Adiabatic ji bo pêkanîna hesaban xwe dispêre teorema adiabatic. Pergalek di rewşa bingehîn de ji bo Hamiltonianek sade tê danîn, ku hêdî hêdî berbi Hamiltonianek tevlihevtir ve diçe ku dewleta bingehîn çareseriya pirsgirêka navborî temsîl dike. Teorema adiabatîk diyar dike ku ger peşveçûn bi têra xwe hêdî be dê pergal di nav pêvajoyê de her dem di rewşa xwe ya bingehîn de bimîne.
Fêrbûna makirîn
Ji ber ku komputerên quantum dikarin encamên ku komputerên klasîk nikaribin bi bandor hilberînin çêbikin, û ji ber ku hesabkirina kuantûmê bi bingehîn cebrîyek xêz e, hin kes hêvî dikin ku algorîtmayên quantum pêşve bibin ku dikarin karên fêrbûna makîneyê bilezînin. Mînakî, algorîtmaya kuantûmê ya pergalên xêzkirî yên hevkêşeyan, an "Algorîtma HHL", bi navê keşifên wê Harrow, Hassidim, û Lloyd hatî binav kirin, tê bawer kirin ku li ser hevtayên klasîk lezetê peyda dike. Hin komên lêkolînê di van demên dawî de ji bo perwerdekirina makîneyên Boltzmann û torgilokên neuralî yên kûr karanîna hardware ya kelandî ya kuantûmê keşif kirine.
Jineolojiya hesabker
Di warê biyolojiya hesabkerî de, komputera kuantumê di çareserkirina gelek pirsgirêkên biyolojîkî de rolek mezin lîstiye. Yek ji mînakên naskirî dê di genomîka hesabkerî de be û ka komputerê çawa wextê rêzkirina genomek mirovî pir kêm kiriye. Ji ber ku çawa biyolojiya hesabker modela daneya giştî û hilanîn bikar tîne, tê payîn ku serîlêdanên wê yên ji bo biyolojiya hesabkerî jî derkevin holê.
Sêwirana derman û kîmya hilberîner a bi alîkariya komputerê
Modelên kîmyayê yên hilberîner ên kûr wekî amûrên hêzdar derdikevin ku ji bo lezkirina vedîtina dermanan. Lêbelê, mezinahî û tevliheviya cîhê strukturî ya hemî molekulên gengaz ên mîna narkotîkê astengiyên girîng derdixe holê, ku dikarin di pêşerojê de ji hêla komputerên quantum ve werin derbas kirin. Komputerên quantum bi xwezayî ji bo çareserkirina pirsgirêkên pir-laş ên kuantumî yên tevlihev baş in û ji ber vê yekê dibe ku di sepanên ku kîmya quantumê de têkildar in de bibin alîkar. Ji ber vê yekê, meriv dikare li bendê be ku modelên hilberîner ên bi quantum-pêşkeftî di nav de GAN-ên kuantûmî jî di dawiyê de di nav algorîtmayên kîmyayê yên hilberîner ên dawîn de bêne pêşve xistin. Mîmarên hîbrîd ku komputerên kuantûmê bi torên kûr ên klasîk re, wek Otoenkoderên Guherî yên Quantum, dikarin jixwe li ser annealerên berdest ên bazirganî bêne perwerde kirin û ji bo afirandina strukturên molekular ên mîna narkotîkê yên nû werin bikar anîn.
Pêşxistina komputerên quantum ên fîzîkî
zehmetiyên
Di avakirina komputerek kuantûmê ya mezin de gelek pirsgirêkên teknîkî hene. Fîzîknas David DiVincenzo van hewcedariyên ji bo komputerek quantumê ya pratîkî navnîş kiriye:
- Ji hêla fizîkî ve mezin dibe ku hejmara qubitan zêde bike,
- Qubitên ku dikarin bi nirxên keyfî werin destpêkirin,
- Deriyên kuantûmê yên ku ji dema dekoherenceyê zûtir in,
- Set deriyê gerdûnî,
- Qubitên ku bi hêsanî têne xwendin.
Çavkaniya parçeyên ji bo komputerên quantum jî pir dijwar e. Gelek komputerên kuantûmê, mîna yên ku ji hêla Google û IBM ve hatî çêkirin, hewcedariya helium-3, hilberek lêkolîna nukleerî, û kabloyên taybetî yên superconductor hene ku tenê ji hêla pargîdaniya Japonî Coax Co ve têne çêkirin.
Kontrolkirina pergalên pir-qubit hewceyê hilberîn û hevrêziya hejmareke mezin a sînyalên elektrîkê bi çareseriya demjimêra hişk û diyarker e. Vê yekê rê li pêşkeftina kontrolkerên quantumê vekir ku têkiliya bi qubitan re gengaz dike. Mezinkirina van pergalan ji bo piştgirîkirina hejmareke mezin a qubitan dijwariyek din e.
Dekoherensa kuantumê
Yek ji kêşeyên herî mezin ên ku bi avakirina komputerên kuantûmê ve girêdayî ye, kontrolkirin an rakirina dekoherensa quantum e. Ev bi gelemperî tê wateya îzolekirina pergalê ji hawîrdora xwe ji ber ku têkiliyên bi cîhana derve re dibe sedem ku pergalê jihevde bibe. Lêbelê, çavkaniyên din ên dekoheransê jî hene. Nimûne deriyên kuantûmê, û lerzînên tîrêjê û spina termonukleerî ya paşîn a pergala laşî ku ji bo pêkanîna qubitan têne bikar anîn hene. Dekoherence nayê vegerandin, ji ber ku ew bi bandor ne-yekgirtî ye, û bi gelemperî tiştek e ku divê pir were kontrol kirin, heke neyê dûr kirin. Demên dekoherenceyê ji bo pergalên berendam bi taybetî, dema rehetiya transversal T2 (ji bo teknolojiya NMR û MRI, ku jê re dema defazkirinê jî tê gotin), bi gelemperî di germahiya nizm de di navbera nanosecond û saniyeyan de ye. Heya nuha, hin komputerên kuantûmê hewce dikin ku qubitên xwe bi 20 millikelvin sar bikin (bi gelemperî sarincokek dilopkirinê bikar tînin) da ku pêşî li dekoheransek girîng bigirin. Lêkolînek sala 2020-an amaje dike ku tîrêjên ionîzasyonê yên wekî tîrêjên kozmîk dîsa jî dikare bibe sedema ku hin pergalên di nav millisecon de veqetînin.
Wekî encamek, peywirên wextxwer dibe ku hin algorîtmayên kuantumê nexebitîne, ji ber ku domandina rewşa qubitan ji bo demek têra xwe dirêj dê di dawiyê de superpozîsyonan xera bike.
Van pirsgirêkan ji bo nêzîkatiyên optîkî dijwartir in ji ber ku pîvanên demê rêzikên mezinahiyê kurttir in û nêzîkatiyek ku pir caran tête destnîşan kirin ji bo derbaskirina wan şeklêdana pêlên optîkî ye. Rêjeyên xeletiyê bi gelemperî bi rêjeya dema xebitandinê bi dema dekoheransê re têkildar in, ji ber vê yekê divê her karek ji dema dekoheransê pir zûtir were qedandin.
Wekî ku di teorema sînorê Quantumê de hatî destnîşan kirin, heke rêjeya xeletiyê têra xwe piçûk be, tê fikirîn ku meriv dikare rastkirina xeletiya quantumê bikar bîne da ku xeletî û dekoheransê bitepisîne. Ev dihêle ku dema hesabkirinê ya giştî ji dema dekoheransê dirêjtir be heke pilana rastkirina xeletiyan bikaribe xeletiyan zûtir ji ya ku dekoherence destnîşan dike rast bike. Hêjmarek ku bi gelemperî ji bo rêjeya xeletiya pêdivî ya di her dergehek de ji bo hesabkirina xelet-tolerans tê destnîşan kirin 10−3 e, bihesibînin ku deng depolarîzasyon e.
Hevdîtina vê şerta pîvanbûnê ji bo cûrbecûr pergalan mimkun e. Lêbelê, karanîna rastkirina xeletiyê lêçûna hejmareke pir zêde ya qubitên hewce bi xwe re tîne. Hejmara ku ji bo faktorkirina jimareyên bêkêmasî bi karanîna algorîtmaya Shor hewce dike hîn jî pirnomî ye, û tê fikirîn ku di navbera L û L2 de ye, ku L hejmara jimareyên hejmarê ye ku divê were faktor kirin; Algorîtmayên serrastkirina xeletiyê dê vê hejmarê bi faktorek L-ya zêde zêde bikin. Ji bo jimarek 1000-bit, ev tê vê wateyê ku hewcedariya bi qasî 104 bit bêyî rastkirina xeletiyê heye. Bi rastkirina xeletiyê re, hejmar dê bi qasî 107 bit zêde bibe. Dema hesabkirinê li ser L2 an bi qasî 107 gavan û li 1 MHz, bi qasî 10 çirke ye.
Nêzîkatiyek pir cûda ji pirsgirêka îstîqrar-dekoherensê re ew e ku meriv komputerek quantumî ya topolojîk bi her yonan, hema-parçeyên ku wekî têlan têne bikar anîn û xwe dispêre teoriya braidê ji bo avakirina deriyên mantiqê yên domdar biafirîne.
Serweriya Kûantûmê
Serweriya quantumê têgehek e ku ji hêla John Preskill ve hatî çêkirin û tê de behsa fealiyeta endezyariyê dike ku destnîşan dike ku amûrek quantumê ya bernamekirî dikare pirsgirêkek ji kapasîteyên komputerên klasîk ên herî pêşkeftî çareser bike. Pêdivî ye ku pirsgirêk ne bikêr be, ji ber vê yekê hin ceribandina serweriya quantum tenê wekî pîvanek potansiyel a pêşerojê dibînin.
Di Cotmeha 2019-an de, Google AI Quantum, bi alîkariya NASA-yê, bû yekem ku îdîa kir ku bi hesabên li ser komputera kuantumê ya Sycamore 3,000,000 carî zûtir ji ya ku li Summit, bi gelemperî zûtirîn a cîhanê tête hesibandin, serweriya kuantûmê bi dest xistiye. komûter. Dûv re ev îddîa hate red kirin: IBM diyar kir ku Summit dikare nimûneyan ji ya ku tê îdia kirin pir zûtir pêk bîne, û lêkolîner ji hingê ve ji bo pirsgirêka nimûneyê ku ji bo îdîaya serweriya kuantum tê bikar anîn algorîtmayên çêtir pêş xistine, kêmkirinên berbiçav an girtina valahiya di navbera Sycamore û superkomputerên klasîk.
Di Kanûna 2020-an de, komek li USTC-ê celebek nimûneya Bosonê li ser 76 fotonan bi komputerek quantumê ya fotonîkî Jiuzhang pêk anî da ku serweriya kuantumê nîşan bide. Nivîskar îdia dikin ku superkomputerek hemdem a klasîk pêdivî bi wextek hesabkirinê ya 600 mîlyon salan heye ku jimara nimûneyên ku pêvajoya wan a kuantum dikare di 20 çirkeyan de çêbike çêbike. Di 16-ê Mijdara 2021-an de di civîna lûtkeya komputera quantum de IBM mîkroprosesorek 127 qubitî bi navê IBM Eagle pêşkêş kir.
Pêkanîna fizîkî
Ji bo pêkanîna fizîkî ya komputerek quantum, gelek berendamên cihêreng têne şopandin, di nav wan de (ji hêla pergala laşî ya ku ji bo têgihîştina qubitan tê bikar anîn ve têne cûda kirin):
- Hesabkirina kuantûmê ya superconducting (qubit ku ji hêla rewşa dorhêlên piçûk ên superconductor, girêkên Josephson ve hatî bicîh kirin)
- Komputera kuantûmê ya îyona girtî (qubit ku ji hêla rewşa hundurîn a îyonên girtî ve hatî bicîh kirin)
- Atomên bêalî yên di torên optîkî de (qubit ku ji hêla dewletên hundurîn ên atomên bêalî yên ku di tortek optîkî de asê mane ve hatî bicîh kirin)
- Komputera xala quantum, spin-based (mînak Komputera quantumê Loss-DiVincenzo) (qubit ku ji hêla spin dewletên elektronên girtî ve tê dayîn)
- Komputera xala quantumê, li ser bingehê fezayî (qubit ku ji hêla pozîsyona elektronê ve di xala quantumê ya ducar de tê dayîn)
- Hesabkirina quantumê bi karanîna bîrên quantumî yên endezyarkirî, ku di prensîbê de dikare avakirina komputerên kuantum ên ku li germahiya odeyê dixebitin bike.
- Têlên kuantûmê yên hevgirtî (qubit ku ji hêla cotek têlên kuantûmê ve bi pêwendiyek xala kuantûmê ve hatî girêdan ve hatî bicîh kirin)
- Komputera quantum a rezonansa magnetîkî ya nukleerî (NMRQC) ku bi rezonansa magnetîkî ya nukleerî ya molekulên di çarenûsê de hatî bicîh kirin, ku qubit ji hêla spinên nukleerî ve di nav molekula hilweşandî de têne peyda kirin û bi pêlên radyoyê têne lêkolîn kirin.
- Komputerên kûantûmê yên NMR Kane-ya hişk (qubit ku ji hêla rewşa spina nukleerî ya bexşên fosforê yên di siliconê de tê fêm kirin)
- Kompîturên kuantûmê yên elektron-li-helium (qubit spina elektronê ye)
- Elektrodînamîka quantum a valahiyê (CQED) (qubit ku ji hêla rewşa hundurîn a atomên girtî ve bi kavilên zirav ve têne peyda kirin)
- Magneta molekular (qubit ku ji hêla dewletên spin ve hatî dayîn)
- Komputera kuantûmê ya ESR-a-based Fullerene (qubit li ser bingeha spina elektronîkî ya atom an molekulên ku di nav fullerenan de dorpêçkirî ye)
- Komputera kuantûmê ya optîkî ya ne xêz (qubitên ku ji hêla hilberandina rewşên cûrbecûr yên ronahiyê ve hem di nav hêmanên xêz û hem jî nehêlî de têne fêm kirin)
- Komputera kuantûmî ya optîkî ya xêzkirî (qubitên ku ji hêla hilberandina rewşên cûrbecûr yên ronahiyê ve bi hêmanên xêzkirî ve têne fêm kirin, mînakî neynikên, dabeşkerên tîrêjê û veguherînerên qonaxê)
- Komputera quantum-based Diamond (qubit ku ji hêla spin elektronîkî an navokî ya navendên vala-azotê yên di almasê de tê fêm kirin)
- Komputera quantumê ya li ser bingeha kondensatê ya Bose-Einstein
- Komputera quantum-based transîstor - Komputerên quantumî yên rêzî yên ku bi kunên erênî ve têne veqetandin bi karanîna xefikek elektrostatîk
- Komputerên kûantûmê yên li ser bingeha krîstalên înorganîk ên kêm-zemîna metal-îyon-dopkirî (qubit ku ji hêla rewşa elektronîkî ya hundurîn a dopantan di fîberên optîkî de tê fêm kirin)
- Komputerên kuantûmê yên li ser nanosphereyên karbonê yên mîna metalîk
- Hejmara mezin a berendaman destnîşan dike ku hesabkirina quantum, tevî pêşkeftina bilez, hîn jî di destpêka xwe de ye.
Gelek modelên hesabkirina quantumê hene, ku ji hêla hêmanên bingehîn ên ku hesab tê de tê veqetandin ve têne cûda kirin. Ji bo pêkanînên pratîkî, çar modelên têkildar ên hesabkirinê ev in:
- Rêzeya deriyê quantumî (hejmar di rêzek deriyên kuantûmê yên çend qubitî de tê veqetandin)
- Komputera kuantûmê ya yekalî (hejmar di rêzek pîvandinên yek-qubit de ku ji bo rewşek destpêkê ya pir tevlihev an rewiştek komê tê sepandin)
- Komputera kuantûmê ya adiabatîk, li ser bingeha lêdana quantumê (hejmar di veguheztina hêdî ya domdar a Hamiltonianek destpêkê ya Hamiltonianek dawîn de, ku halên wê yên bingehîn çareseriyê vedihewîne) veqetandî ye.
- Komputera kuantûmê ya topolojîk (hejmar di nav xêzkirina her yekan de di torgilokek 2D de tê hilweşandin)
Makîneya Turing a quantum ji hêla teorîkî ve girîng e lê pêkanîna fizîkî ya vê modelê ne pêkan e. Her çar modelên hesabkirinê wekî hevwate hatine nîşandan; her yek dikare yekî din bi serê xwe ya pirnomîal ve ne bêtir simule bike.
Ji bo ku hûn xwe bi hûrgulî bi bernameya sertîfîkayê re nas bikin, hûn dikarin tabloya jêrîn berfireh bikin û analîz bikin.
Bernameya Sertîfîkaya Bingehîn a Agahdariya Kuantumê ya EITC/QI/QIF di formek vîdyoyê de materyalên dîdaktîk ên gihîştî vekirî vedibêje. Pêvajoya fêrbûnê di nav avahiyek gav-bi-gav (bername -> ders -> mijar) de tê dabeş kirin ku beşên dersa têkildar vedihewîne. Bi pisporên domainê re şêwirmendiya bêsînor jî tê peyda kirin.
Ji bo hûrguliyên li ser prosedûra Sertîfîkayê kontrol bikin Ku çawa dixebite.
Nîşaneyên dersa sereke
Têbînîyên dersê U. Vazirani:
https://people.eecs.berkeley.edu/~vazirani/quantum.html
Notên dersa piştgirî
L. Jacak et al. notên dersê (bi materyalên pêvek):
https://drive.google.com/open?id=1cl27qPRE8FyB3TvvMGp9mwBFc-Qe-nlG
https://drive.google.com/open?id=1nX_jIheCHSRB7pYAjIdVD0ab6vUtk7tG
Pirtûka dersa piştgirî ya sereke
Pirtûka dersê Hesabkirina Quantum & Agahdariya Quantum (Nielsen, Chuang):
http://mmrc.amss.cas.cn/tlb/201702/W020170224608149940643.pdf
Têbînîyên dersê yên din
Nîşanên dersê J. Preskill:
http://theory.caltech.edu/~preskill/ph219/index.html#lecture
A. Nîşeyên dersa zarokan:
http://www.math.uwaterloo.ca/~amchilds/teaching/w08/co781.html
Nîşanên dersê S. Aaronson:
https://scottaaronson.blog/?p=3943
Nîşeyên dersa R. de Wolf:
https://arxiv.org/abs/1907.09415
Pirtûkên din ên pêşniyar kirin
Hesabkirina Klasîk û Kuantum (Kitaev, Shen, Vyalyi)
http://www.amazon.com/exec/obidos/tg/detail/-/082182161X/qid=1064887386/sr=8-3/ref=sr_8_3/102-1370066-0776166
Ji Democritus (Aaronson) Hesabkirina Quantum
http://www.amazon.com/Quantum-Computing-since-Democritus-Aaronson/dp/0521199565
Theory of Quantum Information (Watrous)
https://www.amazon.com/Theory-Quantum-Information-John-Watrous/dp/1107180562/
Teoriya Agahdariya Quantum (Wilde)
http://www.amazon.com/Quantum-Information-Theory-Mark-Wilde/dp/1107034256
Ji bo EITC/QI/QIF Bernameya Bingehên Agahdariya Quantum-ê di pelek PDF-ê de materyalên amadekariya xwe-fêrbûnê ya bêkêmasî dakêşin.
Materyalên amadekar EITC/QI/QIF - guhertoya standard
Materyalên amadekar EITC/QI/QIF - guhertoya dirêjkirî bi pirsên vekolînê