LỊCH sử máy tính lượng tử

Giới thiệu lịch sử phát triển về máy tính lượng tử. Tài liệu được soạn thảo từ nhiều nguồn thông tin. Mọi người có thể tham khảo và góp ý để tài liệu được rõ ràng và hữu ích. Tài liệu dùng cho môn Cơ sở Hóa lượng tử.

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA MÁY TÍNH LƯỢNG TỬ Những năm 1980 Năm 1980, nhà khoa học Mỹ, Paul Benioff, người đề xuất máy tính hoạt động theo nguyên tắc học lượng tử Ý tưởng ơng máy tính lượng tử dựa máy tính băng giấy tiếng Alan Turing mô tả báo năm 1936 ông Năm tiếp theo, nhà vật lý Richard Feynman, chứng minh mô hệ thống lượng tử máy tính cổ điển Lập luận ơng xoay quanh định lý Bell, viết năm 1964 Ông cách học cổ điển khơng giải thích đầy đủ dự đoán phát sinh từ học lượng tử Feynman đề xuất cách máy tính lượng tử mơ hệ thống lượng tử nào, kể giới vật lý giảng năm 1984 Khái niệm mượn từ máy tính Turing lượng tử Benioff Năm 1985, David Deutsch, nhà vật lý, xuất báo mơ tả máy tính lượng tử phổ dụng giới Ông cách cỗ máy lượng tử tái tạo hệ thống vật lý thực Hơn làm điều phương tiện hữu hạn nhanh nhiều so với máy tính cổ điển Ơng người thiết lập khái niệm toán học máy Turing lượng tử, mơ hình hóa hệ lượng tử [1],[2] Những năm 1990 Sự nhiệt tình cho việc tạo máy tính lượng tử thực khởi đầu với thuật toán Shor vào năm 1994 Peter Shor, nhà toán học Bell Labs, đề xuất phương pháp để xác định số nguyên lớn Điều có ý nghĩa nghiêm trọng mật mã, điều phụ thuộc vào hoạt động khó để giữ mã an tồn Thuật tốn Shor tìm kiếm định kỳ số nguyên dài - dãy chữ số lặp lại Nó sử dụng nguyên tắc lượng tử chồng chất để cọ xát cho chu kỳ thời gian nhanh chóng chớp mắt vài phút.Để thực tính tốn tương tự máy tính cổ điển nhiều thời gian tuổi vũ trụ.[3] Những năm 1995-1996 Lý thuyết thông tin lượng tử theo sau với phát triển tương tự Năm 1995, Ben Schumacher cung cấp tương tự với định lý mã hóa khơng ồn Shannon, q trình xác định ‘bit lượng tử’ ‘qubit’ nguồn tài ngun vật lý hữu hình Tuy nhiên, khơng tương tự với định lý mã hóa kênh ồn Shannon chưa biết đến với thông tin lượng tử Tuy nhiên, tương tự với đối tác cổ điển họ, lý thuyết lượng tử sửa lỗi phát triển, đề cập, cho phép máy tính lượng tử để tính tốn hiệu diện tiếng ồn, cho phép giao tiếp kênh lượng tử ồn xảy đáng tin cậy Thật vậy, ý tưởng cổ điển sửa lỗi chứng minh vô quan trọng việc phát triển hiểu mã điều chỉnh lỗi lượng tử Năm 1996, hai nhóm làm việc độc lập, Robert Calderbank Peter Shor, Andrew Steane, discov-Quan điểm toàn cầu ered lớp quan trọng mã lượng tử gọi mã CSS sau viết tắt họ Công việc bao gồm mã ổn định, độc lập phát Robert Calderbank, Eric Rains, Peter Shor Neil Sloane, Daniel Gottesman Bằng cách xây dựng dựa ý tưởng lý thuyết mã hóa tuyến tính cổ điển, khám phá nhiều tạo điều kiện cho hiểu biết nhanh chóng mã điều chỉnh lỗi lượng tử ứng dụng chúng để tính tốn lượng tử thông tin lượng tử.[1] 2000 Năm 2000, máy tính NMR qubit làm việc đưa qua bước Đại học Kỹ thuật Munich Ngay sau đó, Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos vượt qua thành tích với máy tính lượng tử NMR qubit hoạt động.[2] 2001 Năm 2001 tiếng năm mà thuật toán Shor mang tính bước ngoặt chứng minh lần Một nhóm nghiên cứu Trung tâm nghiên cứu Almaden IBM California thành công việc xác định số nguyên 15 thành Họ sử dụng lượng nhỏ chất lỏng riêng biệt chứa hàng tỷ phân tử Các phân tử tạo từ năm nguyên tử florua hai nguyên tử cacbon, nguyên tử có trạng thái spin hạt nhân riêng chúng Các phân tử hoạt động máy tính lượng tử qubit xung với sóng điện từ giám sát cách sử dụng NMR.[2],[4] 2006 Năm 2006, nhà khoa học Viện Vật lý Lượng tử Vành đai Viện Vật lý lý thuyết trình bày tiêu chuẩn hoạt động cách kiểm soát hệ thống lượng tử 12 qubit với trang trí tối thiểu Bộ xử lý thông tin lượng tử NMR sử dụng để giải mã tính tốn.Những mức độ kiểm sốt lượng tử chưa có dẫn đến hy vọng máy tính lượng tử lớn phát triển ngày.[2],[4] Cũng năm 2006, nhà nghiên cứu Đại học Arkansas tạo phân tử cặp dấu chấm lượng tử Chúng có tiềm lớn cho máy tính lượng tử, đặc biệt phân tử phức tạp tạo ra.[5] 2007 Năm 2007 chứng kiến lần sử dụng thuật toán Deutsch máy tính lượng tử nhà nước cụm Các nhà nghiên cứu Belfast Vienna nghiên cứu tương tác chồng chất bốn photon mã hóa lượng tử.[2] Cuối năm đó, cơng ty gọi D-Wave Systems tuyên bố chế tạo máy tính lượng tử 28 qubit Nó chứng minh vào ngày 12 tháng 11, sử dụng chip thực Phòng thí nghiệm phản lực NASA California Họ tăng năm sau cách tuyên bố sản xuất chip máy tính 128-qubit Nhiều người coi tuyên bố họ gây tranh cãi, D-Wave sử dụng phương pháp chống lại việc sử dụng cổng logic lượng tử.[6] 2011 Năm 2011, D-Wave Systems phát triển ủ lượng tử Ngay sau đó, họ giới thiệu máy tính lượng tử nhiệt độ họ, D- Wave One Đây hệ thống máy tính lượng tử thương mại giới có giá 10.000.000 USD Q trình ủ lượng tử q trình mà dãy qubit ghép đơi thiết lập để tìm trạng thái lượng thấp chúng[7],[8] Sử dụng thuật toán Shor nhanh nhiều, D-Wave One sử dụng thuật toán đặc biệt để giải vấn đề Vào năm 2012, nhóm nhà vật lý Trung Quốc sử dụng máy tính lượng tử điện tử để tìm nhân tố số nguyên 143, sử dụng bốn qubit Hệ số lượng tử tốt trước 21, đạt vào năm 2012 cách sử dụng thuật toán Shor.[8] 2012 Năm sau, hệ thống D-Wave đưa máy tính lượng tử 512 qubit họ, gọi Vesuvius.Được mua Google, cài đặt Trung tâm Nghiên cứu Ames NASA.[9] 2013 Vào năm 2013, D- Wave Systems công bố báo cáo so sánh tốc độ máy tính lượng tử với PC cao cấp Máy tính lượng tử chạy thuật tốn tối ưu hóa nhanh gấp 3.600 lần so với máy tính để bàn Viện Vật lý London đưa chứng cho thấy chip D-Wave thực hoạt động theo cách lượng tử Bước tiến quan trọng năm 2013 việc đánh bại kỷ lục để tránh trang trí qubit nhiệt độ phòng Bản ghi thứ hai trước đó, thiết lập năm trước, bị phá vỡ 39 phút Các nhà nghiên cứu quản lý để giữ qubit từ decohering ba nhiệt độ đông lạnh Ngay tuổi thọ 39 phút cho phép 20 triệu phép tính lượng tử thực trước chúng bị phân hủy 1%.[10] 2015 - Hiện Vào năm 2015, D- Wave Systems giới thiệu máy tính lượng tử D-Wave 2X 1,152 qubit Vào đầu năm 2017, họ vượt qua điều với D-Wave 2000Q, trang bị 2.048 qubit, bán cho hệ thống phòng thủ tạm thời Thành tựu tiếp tục kỷ lục họ việc tăng gấp đôi số lượng qubit xử lý lượng tử họ sau hai năm Càng nhiều qubit, phức tạp vấn đề giải Những tiến gần mang lại triển vọng máy tính lượng tử đa gần Một đổi khám phá sử dụng viên kim cương nano tích hợp sẵn nitơ làm qubit Lợi lớn Diamond qubit sản xuất từ tương đối ổn định nhiệt độ phòng Loại bỏ cần thiết cho yếu tố siêu dẫn cryo cryogenic bước tiến quan trọng việc đưa máy tính lượng tử thị trường.[11] Tài liệu tham khảo [1] Michael A N., Isaac L C., Quantum Computation and Quantum Information, 10th Anniversary Edition, 2010 [2] Timeline of quantum computing - Wikipedia [3] Bell’s theorem – Wikipedia [4] Shor’s algorithm – Wikipedia [5] 12-qubits Reached In Quantum Information Quest, Perimeter Institute for Theoretical Physics, May 8, 2006 [6] Michael Berger, Quantum Dot Molecules - One Step Further Towards Quantum Computing, 2006 [7] Hamish Johnson, Quantum-computing firm opens the box, May 12, 2011 [8] Stephen Battersby, Controversial quantum computer beats factoring record, , 13 April 2012 [9] D-Wave Systems - Wikipedia [10] Jacob Kastrenakes, Researchers smash through quantum computer storage record, 14 November, 2013 [11] D-Wave Announces D-Wave 2000Q Quantum Computer and First System Order, 24 Jan, 2017 ... thái lượng thấp chúng[7],[8] Sử dụng thuật toán Shor nhanh nhiều, D-Wave One sử dụng thuật toán đặc biệt để giải vấn đề Vào năm 2012, nhóm nhà vật lý Trung Quốc sử dụng máy tính lượng tử điện... tháng 11, sử dụng chip thực Phòng thí nghiệm phản lực NASA California Họ tăng năm sau cách tuyên bố sản xuất chip máy tính 128-qubit Nhiều người coi tuyên bố họ gây tranh cãi, D-Wave sử dụng phương... dụng máy tính lượng tử điện tử để tìm nhân tố số nguyên 143, sử dụng bốn qubit Hệ số lượng tử tốt trước 21, đạt vào năm 2012 cách sử dụng thuật toán Shor.[8] 2012 Năm sau, hệ thống D-Wave đưa