تفاوت های اساسی محاسبات کلاسیک و محاسبات کوانتومی
اسلاید 1: تفاوت های اساسی محاسبات کلاسیک و محاسبات کوانتومیاستاد: پروفسور محمد نژادبه نام خدا1
اسلاید 2: فهرست مطالب مقدمه تاریخچه محاسبات کوانتومی نمایش داده ها محاسبات کلاسیک در برابر محاسبات کوانتومی کامپیوتر کوانتومی مزایا و کاربردهای کامپیوتر کوانتومی مدل های محاسبات کوانتومی نوبل فیزیک 20122
اسلاید 3: مقدمه محاسبات کوانتومی: دانش استفاده از تمامی امکانات مکانیک کوانتومی برای حل مسائل محاسباتی محاسبات کلاسیک تنها تعداد کمی از این امکانات را در نظر می گیرد3
اسلاید 4: تاریخچه محاسبات کوانتومی 1981- فیمن – نشان دادن عدم امکان شبیه سازی سیستم کوانتومی با استفاده از سیستم کلاسیک و پیشنهاد ساخت ماشین هایی براساس قوانین مکانیک کوانتومی 1985- دویچ - توسعه و تشریح اولین کامپیوتر (ماشین تورینگ) کوانتومی 1994- شور - ارائه الگوریتمی کوانتومی جهت تجزیه عددی بزرگ به عوامل اول آن 1997- گرور- ارائه الگوریتمی کوانتومی جهت جستجو در پایگاه داده نا مرتب N عضوی در زمان O(N1/2) 2001 – اجرای الگوریتم شور روی کامپیوتر رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMR) 7 کیوبیتی 2010 – ساخت اولین کامپیوتر کوانتومی 128 کیوبیتی تجاری (D-Wave one) 2013 – ساخت کامپیوتر کوانتومی تجاری 512 کیوبیتی (D-Wave two) 2014 – شکستن رکورد بزرگترین عدد تجزیه شده به عوامل اول (56153) 2015 – توسعه گیت منطقی سیلیکونی دو کیوبیتی4
اسلاید 5: نمایش داده ها (کیوبیت) نمایش یک بیت داده بوسیله یک اتم به صورت حالت های |1> و |0>. پیاده سازی فیزیکی کیوبیت با دو سطح انرژی یک اتم حالت برانگیخته اتم نشان دهنده حالت |1> حالت پایه نشان دهنده حالت |0>5
اسلاید 6: تفاوت بیت و کیوبیت بیت: دو حالت پایه 0 و 1کیوبیت: دو حالت پایه |1> و |0>.سوپرپوزیشن هر دوحالت |> = |0> + |1> و اعدادی مختلط هستند که ||2 +||2 = 1 یعنی همزمان در حالات |1> و |0> می باشد6
اسلاید 7: نمایش فیزیکی کیوبیت استفاده از سیستم های دوسطحی برای نمایش کیوبیت ساخت کامپیوترهای کوانتومی با استفاده از ترکیبات مختلف کیوبیت ها جابجایی آسان فوتون ها گزینه‌ای مناسب جهت انتقال اطلاعات کوانتومی برهمکنش آسان الکترون ها و یونها گزینه‌ای مناسب جهت پردازش و ذخیره اطلاعات کوانتومی7
اسلاید 8: محاسبات کوانتومی در برابر محاسبات کلاسیکمحاسبات کوانتومیمحاسبات کلاسیک واحد داده: کیوبیت حالات معتبر واحد داده: بیت حالات معتبر 8
اسلاید 9: کامپیوتر کوانتومی ماشینی است که برای محاسباتش از پدیده ها و قوانین مکانیک کوانتومی استفاده می کندمانند درهم تنیدگی (Entanglement) و برهمنهی (Superposition) رفتار ذرات در سطوح زیر اتمی استفاده از کیوبیت به جای بیت9
اسلاید 10: کامپیوتر کوانتومی10
اسلاید 11: چرا کوانتوم و کامپیوتر کوانتومی؟ کامپیوتر کلاسیک: قانون مور:تعداد ترانزیستورهای یک تراشه در هر 18 ماه دو برابر می شودریزپردازنده ها تا سال 2020 به ابعاد زیر اتمی نزدیک می شوند پردازش سریال (مثلا سرعت یک کامپیوتر 64 بیتی در حدود گیگا فلاپ است یعنی میلیون ها عمل floating point در ثانیه) کامپیوتر کوانتومی:مهار اتم ها و ملکول ها برای ایفای نقش حافظه و وظایف پردازشیپردازش موازی (یک کامپیوتر کوانتومی 30 کیوبیتی با قدرت پردازشی یک کامپیوتر معمولی در حد 10 ترا فلاپ برابری می کند)1bit= 1atom?!11
اسلاید 12: توان محاسبات کوانتومی فاکتورگیری (تجزیه به عوامل اول) اعداد صحیح (الگوریتم شور) عدم توانایی رایانه های دیجیتال در تجزیه اعداد بزرگ به عوامل اولشان درصورتی که حاصلضرب دو عدد اول با اندازه مشابه باشندرایانه کوانتومی با 2n کیوبیت می تواند اعداد با n بیت را به عوامل اول تجزیه کند جستجو در پایگاه داده کوانتومی (الگوریتم گراور)برای جستجوی یک اسم در یک کتابخانه نا مرتب بسیار بزرگ (کنگره)کامپیوتر کلاسیک 100 سالکامپیوتر کوانتومی 1/2 ثانیه 12
اسلاید 13: کاربردهای رایانه کوانتومی شبیه سازی های مکانیک کوانتومیفیزیک، شیمی، علم مواد، فناوری نانو، زیست شناسی و پزشکیتجزیه و تحلیل رمزتوانایی شکستن کدهای بسیار پیچیدهرمزگذاری RSA 13
اسلاید 14: نفوذ به اهداف سختPenetrating Hard Targets برنامه ای تحقیقاتی با بودجه $ 80M شکستن قوی ترین رمزگذاری های موجودRSA Encryption دسترسی به ایمیل هاشبکه های اجتماعیتراکنش های مالیبانک هامراکز مهم دولتی کشورها14
اسلاید 15: مدل های محاسبات کوانتومی مدل های محاسبات کوانتومی: مدار کوانتومی (گیت کوانتومی)رایانه کوانتومی یک طرفه (مبتنی بر اندازه گیری)محاسبات بی دررو (adiabatic)کامپیوتر کوانتومی توپولوژیکی راهکارهای پیاده سازیفلزات ابر رساناتله های یونیفوتون ها15
اسلاید 16: نوبل فیزیک 2012 کنترل ذرات در دنیای کوانتومی اندازه گیری و دستکاری سیستم های کوانتومی منفرد گامی مهم در پیشرفت کامپیوترهای کوانتومی دیوید واینلند و سرج هراش مستقلا برنده نوبل فیزیک 2012 شدند واینلند برای به تله انداختن اتم ها یا یون های دارای بار الکتریکی و کنترل و اندازه گیری آنها با استفاده از فوتون ها هراش برای کنترل و اندازه گیری فوتون ها با ارسال اتم ها از میان یک تله16
اسلاید 17: کار پژوهشی واینلند17
اسلاید 18: کار پژوهشی هراش18
اسلاید 19: با تشکر از توجه شماپایان19
نقد و بررسی ها
هیچ نظری برای این پاورپوینت نوشته نشده است.