Báo cáo ứng dụng máy tính lượng tử

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA KĨ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN VẬT LÝ ỨNG DỤNG CÁC ỨNG DỤNG CỦA CƠ HỌC LƯỢNG TỬ: MÁY TÍNH LƯỢNG TỬ Thứ 2, Lớp HC13HC11, Tiết 1-2, Nhóm Danh sách nhóm Võ Thị Cẩm Tú Trần Khả Tú Phạm Việt Trang Nguyễn Thị Ngọc Trâm Tô Ngọc Viên Kean Kida 61304676 61304668 61304245 61304275 61304805 61305024 Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 05 – 2014 Lời nói đầu Nền văn minh nâng cao với việc người phát cách thức để khai thác nguồn tài nguyên vật lý khác vật liệu, lượng … cường độ làm việc người ngày tăng cần công cụ hỗ trợ với tốc độ xử lí nhanh chóng, với phát triển vượt bậc khoa học có nhiều ứng dụng đời sống ,đặc biệt phải kể đến học lượng tử Một dấu ấn quan trọng học lượng tử giải Nobel năm 2012 hai nhà khoa học Serge Haroche - người Pháp David Wineland - người Mỹ đạt giải Nobel Vật lý năm 2012 Hai nhà khoa học phát minh phương pháp nghiên cứu tính chất giới lượng tử Từ nghiên cứu mở triển vọng việc chế tạo máy tính có tốc độ siêu nhanh.Và để phục vụ cho nhu cầu làm việc đòi hỏi tốc độ xử lý máy tính ngày cao người nhà khoa học vận dụng học lượng tử từ nghiên cứu hai nhà khoa học chế tạo loại máy tính có khả xử lý tốc độ cực cao Vì nhóm làm báo cáo nhằm giúp bạn hiểu rõ máy tính lượng tử, nguyên lí làm việc cấu tạo nó, ưu điểm vượt trội máy tính lượng tử so với máy điện tử Qua báo cáo này, mong muốn bạn đọc có thêm nhiều kiến thức bổ ích cho máy tính lượng tử Tuy nhiên báo cáo nhiều thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp bạn để báo cáo hoàn thiện Trân trọng cảm ơn!  MỤC LỤC A - NỘI DUNG A - NỘI DUNG Lịch sử phát triển máy tính lượng tử - Trong lịch sử phát triển máy tính, từ máy tính vận hành cấu học, đến máy tính điện tử tương lai máy tính quang, tất hoạt động tảng toán học cỗ máy Turing Tuy nhiên, máy Turing nguyên lý cho phép tạo máy tính - Máy tính lượng tử ý tưởng giản đơn xuất vào năm 1980 Richard Feynman, nhà vật lý học, khởi xướng Theo Julia Kempe: “Feynman giải thích rằng, máy tính lượng tử có khả tính toán thuộc tính hạt lượng tử, electron, nhanh nhiều so với máy tính truyền thống Mỗi electron mã hoá qubit, phải cần đến số lượng lớn bit truyền thống để mã hoá nhiều trạng thái khác thời điểm Nhưng ý tưởng” - Vào năm 1985, David Deutsh chứng minh hai trạng thái hệ thống thực tổ hợp toán tử đơn giản, phát triển tạo để mô hệ thống vật lý bất kỳ, nơi mà toán tử đến gọi cổng lượng tử giống hàm số tương tự hệ nhị phân máy tính thông thường Vào năm 1994, Peter Shor đưa thuật toán Shork, phương pháp sử dụng chồng chất qubit để phân tích số thừa số nguyên - Vào năm 1995 viện National Institute of Standards Technology the California Institute of Technology nghiên cứu vấn đề che chắn hệ lượng tử tác động môi trường Từ năm 1996 tới nhóm nghiên cứu bao gồm Đại học California Berkeley, MIT, Đại học Harvard nhà nghiên cứu IBM theo đuổi kỹ thuật tương tự, cách sử dụng cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), công nghệ mà dường thao tác thông tin thực chất lỏng - Năm 1997, Lov Grover, nhà nghiên cứu AT&T, chứng minh máy tính sử dụng qubit nâng cao đáng kể hiệu thuật toán nhằm mục đích tìm kiếm thông tin sở liệu - Vào năm 1998, dựa vào ý tưởng năm 1993 tính khả thi việc truyền tải lớn qubit đề nhóm nhà nghiên cứu mà kết luận họ dựa định lý học lượng tử gọi hiệu ứng EinsteinPodolsky-Rosen, định lý mô tả làm để hai hạt tiếp xúc với để trở nên bị “vướng” - Mặc dù thời điểm nhà toán học vật lý học nỗ lực để chứng minh lợi ích máy tính lượng tử chúng xa vời Trên thực tế, nay, xác qubit làm từ nguyên tử, ion, phân tử, electron hay mạch siêu dẫn - Đối với nhà vật lý , việc chế tạo máy tính lượng tử sử dung xa vời Giờ đây, họ cố gắng vượt qua khó khăn tiềm ẩn đường đến máy tính lượng tử Máy tính lượng tử gì? Hình 2.1 Bản thiết kế máy tính lượng tử 16 qubit - Máy tính lượng tử (hay gọi Quantum computer) hệ thống thực thi vô số phép tính phức tạp lúc mà máy tính thông thường phải hàng triệu năm xong - Máy tính lượng tử máy tính cực nhanh giải mật mã, đưa dự báo thời tiết sớm, hay đánh bại đại kiện tướng cờ vua giây - Là thiết bị tính toán sử dụng trực tiếp hiệu ứng học lượng tử tính chồng chập vướng víu lượng tử để thực phép toán liệu đưa vào - Ngày nay, máy tính lượng tử coi khoa học viễn tưởng ngăn cản nhà toán học vật lý học nghiên cứu phác thảo nét hoạt động máy tính lượng tử Phân loại cấu tạo máy tính lượng tử - Có loại: + Máy tính lượng tử chất khí + Máy tính lượng tử chất lỏng + Máy tính lượng tử chất rắn (bán dẫn) + Máy tính lượng tử từ cặp chấm lượng tử 3.1 Máy tính lượng tử chất khí - Đây máy tính lượng tử bẫy ion sử dụng laser Cirac Zoller đưa vào năm 1995 Trong máy tính lượng tử này, qubit ion chất khí đơn lẻ bị bẫy hiệu ứng làm lạnh laser Sự truyền tải thông tin thông qua tương tác Coulomb ion trao đổi photon kích thích tập thể Các thao tác thực thông qua laser xung cộng hưởng Rabi (Hình 3.1) Hình 3.1: Mô hình máy tính lượng tử chất khí:máy tính lượng tủ bẫy ion sử dụng laser(Sacket et al, 2000) 3.2 Máy tính lượng tử chất lỏng - Là máy tính lượng tử cộng hưởng từ hạt nhân sử dụng xoay quanh hạt nhân phân tử chất lỏng làm qubit, phân tử máy tính lượng tử đơn lẻ, thao tác thực qua kỹ thuật cộng hưởng từ hạt nhân (dao động Rabi) Sự truyền tải thông tin thông qua tương tác xoay Hình 3.2.Mô hình máy tính lượng tử chất lỏng: máy tính lượng tử cộng hưởng từ hạt nhân(Cory et al, 2000) số loại phân tử hữu dùng - Trong hình 3.2 mẫu máy tính lượng tử cộng hưởng từ hạt nhân, với phân tử chất lỏng bình giữa, đặt từ trường mạnh 3.3 Máy tính lượng tử chất rắn (bán dẫn) - Được nhiều nhóm tập trung nghiên cứu với hy vọng sử dụng thành tựu công nghiệp bán dẫn công nghệ nano tương lai gần: Barenco - Deutsch (1995), Los - Divincenzo (1998), Kane (1998) Có hai loại máy tính lượng tử bán dẫn sử dụng xoay điện tử phân cực photon • Máy tính lượng tử bán dẫn xoay (spin): qubit trạng thái xoay điện tử • Máy tính lượng tử bán dẫn quang: sử dụng trạng thái phân cực photon làm qubit - Trong hình mô hình máy tính lượng tử bán dẫn sử dụng tính xoay điện tử donor P (Dzurak et al, 2003) đặt từ trường mạnh hai Tesla với cổng điện áp A J Hình 3.3.Mô hình máy tính lượng tử chất rắn(bán dẫn) : sử dụng tính xoay điện tử donor P 3.4 Máy tính lượng tử từ cặp chấm lượng tử - Máy tính lượng tử dựa công nghệ Si, Ge GaAs tảng công nghiệp điện tử - viễn thông đại: sử dụng tính chất xoay điện tử cặp chấm lượng tử Đây ứng dụng công nghệ spin tử (spintronics) Mẫu thiết kế (Friesen et al, 2003) diễn tả hình 3.4 chế tạo công nghệ có Hình 3.4 Mẫu máy tính lượng tử từ cặp chấm lượng tử a) Cấu trúc máy tính lượng tử từ cặp chấm lượng tử: giếng lượng tử, tiếp hai bên lớp rào thông hầm lượng tử, mặt khắc theo thiết kế b) Các cổng mặt máy tính lượng tử với dãy chấm lượng tử, chấm lượng tử đặt khe đánh dấu chữ thập X - Lớp giếng lượng tử dày nm giam cầm điện tử theo chiều thẳng đứng làm từ bán dẫn Si không pha tạp, hai rào hai bên dày 10 nm (dưới) 20 nm (trên) làm từ bán dẫn không pha tạp cho chiều cao rào tương ứng Cổng làm từ bán dẫn pha tạp, cổng làm từ kim loại khắc chia thành ô Các chấm lượng tử đặt khe hình vẽ Tùy theo điện áp đặt vào cổng mà, hai điện tử tách xa xích lại gần Nguyên lý hoạt động máy tính lượng tử - Máy tính lượng tử sử dụng tính chất spin đại diện cho bit lượng tử - Nguyên lý hoạt động máy tính lượng tử đại hoàn toàn nằm lý thuyết ứng dụng học lượng tử Trong máy tính lượng tử, liệu không xử lý electron qua transistor nữa, mà xử lý nguyên tử "giam giữ" với tên gọi quantum bit hay Qubits - Trong máy tính lượng tử, người ta tạo cặp anyon đưa chúng lên quỹ đạo Quỹ đạo anyon tạo thành dây dây kết lại với theo thứ tự định Điều kiện hạt anyon phải nonabelian - Điều có nghĩa thứ tự ta hoán đổi anyon quan trọng, phép hoán đổi giao hoán với (abelian) hay không giao hoán với (non-abelian) 4.1 Hạt Anyon - Tính chất hoán đổi vị trí hai hạt hệ dẫn tới hàm sóng hệ bị nhân cho - Nghĩa là: Trong không gian chiều: Hệ số nhân • Với : hạt gọi Bosson • Với : hạt gọi Fermisons • Với : với v véctơ hạt gọi anyon - Trong không gian chiều tồn hạt mà hệ số nhân biến thiên liên tục từ -1 tới Hạt gọi hạt Anyon 4.2 Thông tin Qubit: - Máy tính lượng tử thực hoạt động với qubit (quantum bit, hay gọi bit lượng tử) thay bit nhị phân máy tính vốn dựa bóng bán dẫn Qubit mở tiềm cho máy tính lượng tử thông qua thuật toán phức tạp thực phép tính nhanh nhiều so với hệ thống có - Bit đơn vị thông tin công nghệ truyền thông tin Mỗi bit mang giá trị hay dựa vào tín hiệu điện: - Hình 4.1 Bit lượng tử - Qubit có vài thuộc tính nhìn chung toàn diện khác Các khác biệt giúp cho qubit có khả vượt trội - Một qubit hay bit lượng tử, đơn vị thông tin lượng tử Thông tin miêu tả hệ học lượng tử có hai trạng thái bản, thường ký hiệu |0> |1> - Một trạng thái qubit túy chồng chập lượng tử tuyến tính hai trạng thái Điều khác với bit thông tin cổ điển, nhận hai giá trị 4.3 Các trạng thái qubit - khả mang thông tin vô hạn - Các trạng thái Qubit xác định dựa vào trạng thái |0> |1> Như nói, khác với bit cổ điển, Qubit không nhận giá trị ứng với trạng thái mà nhận giá trị chồng chập tổ hợp tuyến tính trạng thái đó: |P> = a|0> + b|1> Với a, b số tỉ lệ với cường độ trạng thái tổ hợp ứng với trạng thái tương ứng Chú ý rằng, theo điền kiện chuẩn hóa, ta có |a|2 + |b|2 = Hình 4.3 Mặt cầu Block - Theo hệ thức đó, ta thấy rằng, không gian trạng thái tổ hợp |P> đơn qubit phương diện hình học biểu diễn mặt cầu, gọi mặt cầu Block Đây không gian chiều - Như vậy, chất, điểm mặt cầu biểu diễn cho trạng thái qubit Mặt cầu có vô hạn điểm, đó, ta thấy khả biểu diễn thông tin lượng tử lên đến vô hạn bit cổ 10 điển Trong đó, xét theo mô hình này, bit cổ điển điểm nằm cực mặt cầu 4.4 Trao đổi thông tin lượng tử Qubit - Chúng ta biết qubit mang thông tin lượng tử Thông tin phải trao đổi qua lại qubit lĩnh vực tìm hiểu chế trao đổi thông tin qubit cách xử lý thông tin thu - Thông tin máy tính lượng tử biểu diễn chồng chất lượng tử đồng thời hai mã (bit lượng tử hay “qubit”) Trong thời gian thực chồng chất, qubit tương tác tính toán với qubit khác thông qua lượng tử thành phần xung quan Cuối cùng, qubit thực phân biệt lượng tử chọn mã hình thức làm việc cổ điển - Trạng thái chồng chất lượng tử yếu tố lượng tử trả kết tiêu chuẩn đo lường Tiếp theo nguyên tắc “vướng víu lượng tử”, hiểu trình tương đối phức tạp, nói lên tương tác điện tử, phân tử, photon hạt khác: “Vướng víu lượng tử xem tương quan trạng thái qubit khác với Khi thực hoạt động phép đo qubit vướng mắc với qubit khác, chúng tự động tìm hiểu thay đổi trạng thái đối tác Điều cung cấp loại giao thức song song, gần cho phép hệ thống lượng tử thực số tính toán nhanh so với hệ thống máy tính cổ điển” - Tính chất "song song lượng tử" mạnh máy tính lượng tử - Thuật toán sử dụng để chạy qubit giống thuật toán mà Simon đưa ra, cho nhanh điều so với máy tính dựa bóng bán dẫn để thực thuật toán Mặc dù Wikipedia cho rằng, máy tính lượng tử sử dụng thuật toán lượng tử thực công việc máy tính, mặt lý thuyết khả 11 Hình 4.4a - Theo phân tích Ars Technica cho biết: “Các máy tính lượng tử đơn giản, hai qubit đăng ký thực từ SQUID (được hiểu thiết bị giao thoa lượng tử siêu dẫn), hai SQUID bổ sung cho hoạt động không đăng ký trước (chẳng hạn hoạt động đọc/xuất) kết hợp với tượng cộng hưởng sóng nhằm tạo sản phẩm nhớ Tuy nhiên, phần quan trọng băng thông bus cho cặp qubit giao tiếp với nhau, thực hoạt động logic khác Các cộng hưởng có hình học cố định cộng hưởng tần số sóng Vì vậy, nhớ điều dọc văn thông qua thay đổi từ trường để giống tượng cộng hưởng Do hiểu hoạt động qubit thực cách áp dụng công nghệ vi sóng dựa công nghệ bus trang bị sẵn bên trong” - Cuối cùng, chấm dứt hợp thuật toán, kết cần phải đọc Trong trường hợp máy tính cổ điển, lấy mẫu từ phân bố xác suất sổ đăng ký bit để có chuỗi bit xác định Quantum máy móc, đo lường trạng thái qubit, tương đương với sụp đổ lượng tử nhà nước xuống đến phân phối cổ điển (với hệ số trạng thái cổ điển độ lớn bình phương hệ số trạng thái lượng tử), lấy mẫu từ phân phối Lưu ý điều phá hủy trạng thái lượng tử ban đầu Nhiều thuật toán cung cấp cho câu trả lời xác với xác suất định Tuy nhiên, cách liên tục khởi tạo, chạy đo lường máy tính lượng tử, xác suất nhận câu trả lời xác tăng lên 12 Hình 4.4b Một máy tính lượng tử qubit có khả trạng thái làm việc 400 nano giây Đó 400 giây hoạt động không xác, đủ để thay cho máy tính sử dụng Mặc dù có nhiều cách để kéo dài thời gian hệ thống máy tính tại, dựa vào công nghệ lượng tử có sẵn, đại diện ưu tú tương lai Ứng dụng máy tính lượng tử 5.1 Mật mã thuật toán Peter Shor - Năm 1994 , Peter Shor ( Phòng thí nghiệm Bell ) phát thuật toán lượng tử , nguyên tắc , thực thừa hiệu Điều trở thành ứng dụng phức tạp mà có máy tính lượng tử làm Bao toán vấn đề quan trọng mật mã Ví dụ, an toàn RSA ( hệ thống an ninh ngân hàng điện tử ) mật mã khóa công khai - phụ thuộc vào toán vấn đề lớn Vì nhiều tính hữu ích máy tính lượng tử , nhà khoa học đặt nhiều nỗ lực để xây dựng Tuy nhiên , phá vỡ loại mã hóa mà gần kỷ máy tính , vài năm máy tính lượng tử ( Maney , 1998) 5.2 Trí tuệ nhân tạo - Nó đề cập máy tính lượng tử nhanh nhiều thực số lượng lớn hoạt động khoảng thời gian ngắn Ở phía bên , tăng tốc độ hoạt động giúp máy tính để học nhanh chí cách sử dụng phương pháp đơn giản sai lầm ràng buộc mô hình cho việc học tập 13 5.3 Ứng dụng khác - Hiệu suất cao cho phép phát triển thuật toán phức tạp nén, nhận dạng giọng nói hình ảnh, mô phân tử, ngẫu nhiên thật truyền thông lượng tử Ngẫu nhiên quan trọng mô Mô phân tử quan trọng cho việc phát triển ứng dụng mô cho hóa học sinh học Với giúp đỡ truyền thông lượng tử người nhận người gửi thông báo kẻ nghe trộm cố gắng để bắt tín hiệu Các bit lượng tử cho phép nhiều thông tin truyền đạt cho bit Máy tính lượng tử làm cho giao tiếp an toàn Ưu điểm nhược điểm máy tính lượng tử 6.1 Ưu điểm - Máy tính lượng tử thực nhiệm vụ mà máy tính cổ điển làm Nếu sử dụng thuật toán cổ điển máy tính lượng tử, đơn giản thực tính toán cách tương tự máy tính cổ điển - Máy tính lượng tử quy mô lớn có khả giải vấn đề phức tạp cách nhanh máy tính cổ điển sử dụng thuật toán tốt nay, thuật toán Shor để phân tích số tự nhiên thành tích số nguyên tố, mô hệ lượng tử nhiều hạt Cũng có thuật toán lượng tử, thuật toán Simon, cho phép máy tính hoạt động nhanh máy tính dựa thuật toán xác suất cổ điển 14 - Hình 6.1 Máy tính lượng tử - Có khả ứng dụng thực tế - Được sử dụng ngành khoa học cần độ xử lý cao tốc độ lớn, liệu nhiều như: trung tâm khí tượng thủy văn,y khoa,… - Được sử dụng vào dòng sản phẩm điện tử - Hắc sử dụng để bẻ khóa bảo mật - Trên máy tính lượng tử thực lúc phép tính lên giá trị đầu vào khác nhau, tức thực tính toán song song, thay làm phép tính cho đầu vào máy tính truyền thống - Sự phát triển "máy tính lượng tử" dựa vật liệu silicon không giấc mơ Giáo sư Murdin cho rằng: "Máy tính lượng tử giải số vấn đề hiệu nhiều so với máy tính thông thường chúng đặc biệt hữu ích cho an ninh họ nhanh chóng giải mã số có tạo mã giải” 6.2 Nhược điểm - Hạn chế máy tính lượng tử giống sức mạnh nó: decoherence lượng tử Các tính toán thực qubit hàm sóng lượng tử trạng thái chồng chất, cho phép để thực tính toán sử dụng & lúc - Khi phép đo loại thực cho hệ thống lượng tử, decoherence hỏng hàm sóng sụp đổ vào trạng thái Do đó, máy tính phải cách tiếp tục thực tính toán thực thời điểm thích hợp, thả khỏi trạng thái lượng 15 tử, có đo lường thực để đọc kết nó, mà sau chuyển cho phần lại hệ thống - Khó tách tín hiệu khỏi nhiễu có nhiệt độ cao - Khó điều khiển - Công nghệ cần thiết để xây dựng máy tính lượng tử vượt tầm tay người Điều thực tế nhà sản xuất, hoạt động máy tính lượng tử, bị phá hủy sau hoạt động, chịu ảnh hưởng môi trường Nỗ lực đấu tranh chống vấn đề không thành công, số vấn đề mã hóa gặp phải nhiều khó khăn chủ yếu tất thuật toán mã hóa - giải mã Mở rộng - Tìm hiểu máy tính lượng tử hãng D-Wave 7.1 D-Wave One - Vào ngày 11 tháng năm 2011, hệ thống D-Wave công bố D-Wave One, có nhãn “máy tính lượng tử thương mại giới” hoạt động 16 với 128 chip qubit, sử dụng ủ lượng tử để giải vấn đề tối ưu hóa Hình 7.1 Ảnh chip xây dựng D-Wave, thiết kế để hoạt động xử lí tối ưu hóa lượng tử đoạn nhiệt siêu dẫn 128 qubit, gắn kết mẫu 7.2 D-Wave Two - D-Wave Two( tên mã dự án Vesuvius ) máy tính lượng tử bán sẵn thứ hai , kế thừa cho máy tính lượng tử bán sẵn đầu tiên, D-Wave One Cả hai máy tính phát triển D-Wave Systems Các máy tính thiết kế để tính toán lượng tử đoạn nhiệt Tính đến tháng ba năm 2014, nhiều tranh cãi diễn D-Wave Two, cho dù hệ tương lai máy tính D-Wave có lợi máy tính cổ điển - D-Wave Two tự hào có 512 - qubit CPU , cải tiến lớn D- Wave Một, có CPU 128-qubit Nếu qubit giao tiếp trực tiếp với tất qubit khác, sau máy 512-qubit 100 đơn đặt hàng cường độ khó để mô máy 128-qubit nhưng, qubit D-Wave Two mạnh 300.000 lần so với DWave One - Vào tháng Ba năm 2013, số nhóm nhà nghiên cứu hội thảo Adiabatic Quantum Computer Viện Vật lý London đưa chứng rối lượng tử D-Wave CPU - Trong tháng năm 2013, Catherine McGeoch xác minh D-Wave Two tìm thấy giải pháp cho vấn đề phải giải cách so sánh máy với người giải mục đích chung ( CPLEX ) chứng minh tối ưu Công việc quan tâm đến chứng minh tính đắn thiết bị, thường trích dẫn không xác phương tiện truyền thông công cộng đầu đầu đến điểm chuẩn Nó nhiều lần chứng minh D-Wave Two không nhanh nhiều so với máy tính xách tay thông thường Vào tháng Tư năm 2013, báo arXiv Boixo chứng minh ủ mô cần khoảng giây máy tính xách tay để giải loại vấn đề xem xét McGeoch Bài viết xuất Nature Physics vào tháng năm 2014 độc lập, Alex Selby chứng minh thuật toán heuristic thiết kế tốt nhanh D-Wave Twovào tháng Sáu năm 2013 Trong Ngoài Jean Francois Puget từ IBM chứng minh rằng, điều chỉnh cách xác, CPLEX chậm khoảng 10-15 lần so với D-Wave mà cuối chứng minh tuyên bố khoảng 3.600 lần tăng tốc trở lên, hoàn toàn không xác 17 - D-Wave Two phòng thí nghiệm siêu máy tính Phòng NASA chi tiết Trung tâm nghiên cứu Ames sử dụng cho nghiên cứu máy học lĩnh vực liên quan đến nghiên cứu NASA , Google , trường Đại học Hiệp hội nghiên cứu không gian (USRA) bắt đầu phòng thí nghiệm vào năm 2013 Phòng thí nghiệm khám phá lĩnh vực máy học - làm cho máy tính xếp phân tích liệu sở kinh nghiệm trước Điều hữu dụng cho chức dịch thuật, tìm kiếm hình ảnh nhận lệnh giọng nói "Chúng thực nghĩ học máy lượng tử cung cấp trình giải vấn đề sáng tạo theo luật pháp biết đến vật lý," đăng blog từ Google mô tả thỏa thuận nói - Sự hợp tác Google dẫn đầu khách hàng thứ hai để mua máy tính từ D-Wave, có trụ sở Burnaby, Canada Hàng không vũ trụ khổng lồ Lockheed Martin, trụ sở đặt Bethesda, Maryland, người Lockheed mua máy tính lượng tử D-Wave vào năm 2011 cài đặt Trung tâm Tính toán lượng tử Đại học Nam California (USC) Los Angeles D-Wave từ chối tiết lộ giá máy tính họ - Cả hai trung tâm máy tính lượng tử - USC Ames - đặt 20% thời gian máy tính họ để truy cập nhà nghiên cứu bên "Dựa yêu cầu bên thứ ba, có, muốn nói cần phải có nhiều nhu cầu - có lẽ nhiều cung", Daniel Lidar, Giám đốc Trung tâm USC nói Cho đến nay, người ta sử dụng chủ yếu máy để khám phá ứng dụng có điện toán lượng tử điều tra máy tính cư xử, để giải vấn đề trước chưa trả lời 18 B - TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách tham khảo [1] Imai Hiroshi, Quantum Computation and Information (2006) [2] Andre Berthiaume, Quantum Computation (1997) [3] Gregg Jaeger, Quantum Information: An Overview (Berlin: Springer, 2006) [4] David P DiVincenzo, Quantum Computation (Science 270 (5234): 255– 261, 1995) [5] Quinn Norton, The Father of Quantum Computing (Wired.com, 2007) Các trang báo [1] TS.Ngô Tứ Thành TS.Lê Minh Thanh, Tạp chí Thế Giới Vi Tính PC World VN, Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông (2003) [2] Feynman, Tạp chí Quốc tế Vật lý lý thuyết, RP (1982) [3] TrungTT, Máy tính tương lai, Theo Cóc đọc số (10/2007) [4] Trần Triệu Phú, Qubit - Cơ sở máy tính lượng tử, Thuvienvatly.com (28/02/2009) [5] P.Nguyễn, Năm truyền thông lượng tử, Tạp chí STINFO Số 12 (2012) 19 [6] T.Thu, Máy tính lượng tử - tốc độ nhanh 18 tỷ tỷ lần, liệu có thành thực tế, Theo Techworld (2006) [7] Trùng Quang, Ứng dụng từ Nobel Vật lý 2012: máy tính lượng tử, tinnong.vn (2012) [8] Phú Khương, Máy tính lượng tử - 'bước nhảy vọt' CNTT kỷ 21, theo The Economist (2003) 20 [...]... thông báo khi một kẻ nghe trộm cố gắng để bắt tín hiệu Các bit lượng tử cũng cho phép nhiều thông tin được truyền đạt cho mỗi bit Máy tính lượng tử làm cho giao tiếp an toàn hơn 6 Ưu điểm và nhược điểm của máy tính lượng tử 6.1 Ưu điểm - Máy tính lượng tử sẽ có thể thực hiện bất kỳ nhiệm vụ mà một máy tính cổ điển có thể làm Nếu chúng ta sử dụng các thuật toán cổ điển trên một máy tính lượng tử, nó... tính toán nhanh hơn so với một hệ thống máy tính cổ điển” - Tính chất "song song lượng tử" trên này là thế mạnh cơ bản của máy tính lượng tử - Thuật toán được sử dụng để chạy các qubit giống như thuật toán mà Simon đưa ra, được cho là nhanh hơn bất cứ điều gì so với một máy tính dựa trên bóng bán dẫn để thực hiện thuật toán Mặc dù Wikipedia cho rằng, một máy tính lượng tử sử dụng thuật toán lượng tử. .. bất kỳ một máy tính dựa trên thuật toán xác suất cổ điển 14 - Hình 6.1 Máy tính lượng tử - Có khả năng ứng dụng thực tế - Được sử dụng trong các ngành khoa học cần độ xử lý cao và tốc độ lớn, dữ liệu nhiều như: trung tâm khí tượng thủy văn,y khoa,… - Được sử dụng vào các dòng sản phẩm điện tử - Hắc cơ sử dụng để bẻ khóa bảo mật - Trên máy tính lượng tử có thể thực hiện cùng một lúc một phép tính lên... các tính toán một cách tương tự như một máy tính cổ điển - Máy tính lượng tử quy mô lớn sẽ có khả năng giải được các vấn đề phức tạp một cách nhanh hơn bất kỳ một máy tính cổ điển sử dụng các thuật toán tốt nhất hiện nay, như thuật toán Shor để phân tích số tự nhiên thành tích các số nguyên tố, hoặc mô phỏng hệ lượng tử nhiều hạt Cũng có những thuật toán lượng tử, như thuật toán Simon, cho phép máy tính. .. lượng tử bán sẵn thứ hai , và kế thừa cho máy tính lượng tử bán sẵn đầu tiên, D-Wave One Cả hai máy tính được phát triển bởi D-Wave Systems Các máy tính được thiết kế để tính toán lượng tử đoạn nhiệt Tính đến tháng ba năm 2014, vẫn còn rất nhiều tranh cãi diễn ra trong D-Wave Two, cho dù các thế hệ tương lai của máy tính D-Wave sẽ có lợi thế hơn các máy tính cổ điển - D-Wave Two tự hào có một 512... xác, đủ để thay thế cho các máy tính như hiện đang sử dụng Mặc dù có nhiều cách để kéo dài thời gian hệ thống máy tính hiện tại, nhưng dựa vào một công nghệ lượng tử có sẵn, đó sẽ là một đại diện ưu tú trong tương lai 5 Ứng dụng của máy tính lượng tử 5.1 Mật mã và thuật toán của Peter Shor - Năm 1994 , Peter Shor ( Phòng thí nghiệm Bell ) phát hiện ra các thuật toán lượng tử đầu tiên , về nguyên tắc... mua máy tính từ D-Wave, có trụ sở tại Burnaby, Canada Hàng không vũ trụ khổng lồ Lockheed Martin, trụ sở chính đặt tại Bethesda, Maryland, là người đầu tiên Lockheed mua một máy tính lượng tử D-Wave vào năm 2011 và cài đặt nó trong một Trung tâm Tính toán lượng tử mới tại Đại học Nam California (USC) tại Los Angeles D-Wave từ chối tiết lộ giá của máy tính của họ - Cả hai trung tâm máy tính lượng tử. .. của máy tính lượng tử là giống như sức mạnh của nó: decoherence lượng tử Các tính toán được thực hiện trong khi qubit hàm sóng lượng tử là ở trong trạng thái chồng chất, đó là những gì cho phép nó để thực hiện các tính toán sử dụng cả 1 & 0 cùng một lúc - Khi một phép đo của bất kỳ loại được thực hiện cho một hệ thống lượng tử, decoherence hỏng và hàm sóng sụp đổ vào một trạng thái duy nhất Do đó, máy. .. mất gần thế kỷ trên các máy tính hiện tại , chỉ có thể mất một vài năm trên máy tính lượng tử ( Maney , 1998) 5.2 Trí tuệ nhân tạo - Nó đã được đề cập rằng máy tính lượng tử sẽ nhanh hơn nhiều và do đó sẽ thực hiện một số lượng lớn các hoạt động trong một khoảng thời gian rất ngắn Ở phía bên kia , tăng tốc độ hoạt động sẽ giúp máy tính để học nhanh hơn thậm chí bằng cách sử dụng một trong những phương... giá trị đầu vào khác nhau, tức là thực hiện tính toán song song, thay vì làm tuần tự từng phép tính như vậy cho từng đầu vào như ở máy tính truyền thống - Sự phát triển của "máy tính lượng tử" dựa trên vật liệu silicon có thể sẽ không còn là giấc mơ Giáo sư Murdin cho rằng: "Máy tính lượng tử có thể giải quyết một số vấn đề hiệu quả hơn nhiều so với máy tính thông thường và chúng đặc biệt hữu ích cho