Квантовая информатика

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Квантовая информатика — раздел науки, возникший в конце XX века на стыке квантовой механики, теории алгоритмов и теории информации. В квантовой информатике изучаются общие принципы и законы, управляющие динамикой сложных квантовых систем[1]. Моделью таких систем является квантовый компьютер.

Квантовая информатика включает в себя вопросы квантовых вычислений и квантовых алгоритмов, физику квантовых компьютеров, квантовой криптографии и квантовой теории информации, непосредственно касается оснований квантовой теории, в частности, проблемы измерений и описания декогерентности. Важнейшим физическим явлением, которое изучается в квантовой информатике, является запутанные квантовые состояния и порождаемые ими нелокальные свойства квантовой физики многих тел.

Базовым понятием классической теории информации является бит, принимающий значения 0 или 1. Квантовая информация представляется в кубитах (англ. quantum bit). Кубиты могут находиться в состоянии, являющемся суперпозицией 0 и 1. Несколько кубитов могут быть в запутанном состоянии (англ. entangled).

Важнейшие приложения квантовой информатики:

  • квантовая криптография — этот раздел развился до уровня коммерческих систем криптографии, активно применяемых для обеспечения секретности передачи информации;
  • технологии запутанных состояний — надёжное получение, верификация и изучение свойств запутанных состояний до десятка частиц (фотоны, зарядовые состояния электронов и куперовских пар, спины электронов и ядер), есть отдельные приложения в работающих приборах. Работающие прообразы квантового компьютера (малокубитные — до 10 кубитов — квантовые процессоры).
  • компьютерное моделирование систем многих частиц — наименее разработанный раздел, он включает гипотетический симулятор химии и моделирование сложных систем на квантовом уровне, например, вычислительная модель квантового процессора с декогерентностью; пока моделирование ведётся только с использованием классических симуляторов квантового компьютера и с большим распараллеливанием, есть отдельные серьёзные результаты, например, решение квантовой проблемы трех тел.

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

Ссылки[править | править код]

  • Quantiki — портал квантовой информатики c wiki (англ.);
  • ERA-Pilot QIST WP1 — европейская дорожная карта по квантовой обработке и передаче информации (англ.);
  • QIIC — квантовая информатика, Имперский колледж Лондона (англ.);
  • QIP — квантовая информационная группа, университет Лидса. Занимается исследованием широкого спектра направлений квантовой информатики (англ.);
  • mathQI — исследовательская группа по математике и квантовой информатике (англ.);
  • CQIST — Центр квантовой информатики и технологий в Университете Южной Калифорнии (англ.);
  • CQuIC — Центр квантовой информатики и контроля, включает теоретические и экспериментальные группы из университета Нью-Мексико и университета Аризоны (англ.);
  • CQT — Центр квантовых технологий в Национальном университете Сингапура (англ.);
  • CQC2T — Центр квантовых вычислений и коммуникаций (англ.).