Kvantum számítógépek és hálózatok "The fastest algorithm can frequently be replaced by one that is almost as fast and much easier to understand.“ Neil D. Jones Kvantum számítógépek és hálózatok Imre Sándor BME Híradástechnikai Tanszék 2012. március 5.

Minden 18 hónapban megduplázódik a mikroprocesszorok sebessége Moore törvénye 1m 1nm Minden 18 hónapban megduplázódik a mikroprocesszorok sebessége KISEBB  GYORSABB

„Navigare necesse est!” Moore törvénye „Navigare necesse est!” Mikor? 2017.04.04. 3

A kvantummechanika Posztulátumai, avagy, ahogy az apró dolgok működnek 1. Posztulátum: kvantum bit Hilbert-tér 2. Posztulátum: logikai kapuk Unitér transzformáció Elemi kvantum logikai kapuk 3. Posztulátum: Q/C átalakítás Mérési statisztika Mérés utáni állapot 4. Posztulátum: regiszterek Tenzor szorzás 2017.04.04.

Kvantum bit (qbit)

Mit lehet néhány qbittel kezdeni? Szuperpozíció: n=500 hosszú regiszter több állapotot tartalmaz, mint a világegyetem atomjainak száma

A kvantummechanika Posztulátumai, avagy, ahogy az apró dolgok működnek 1. Posztulátum: kvantum bit Hilbert-tér 2. Posztulátum: logikai kapuk Unitér transzformáció Elemi kvantum logikai kapuk 3. Posztulátum: Q/C átalakítás Mérési statisztika Mérés utáni állapot 4. Posztulátum: regiszterek Tenzor szorzás 2017.04.04. 7

Mire lehet mindezt használni? Teleportálás Klasszikus tikosítás feltörés Védekezés a feltörés ellen Hatékony keresés adatbázisban Szupergyors adatátvitel x = ?

Kvantum számítógép emulálása PC-n A feladat során az alábbi kvantumkapuk elkészítése: Pauli X kapu (bemenet 1 kvantumbit, kimenet 1 kvantumbit) Pauli Y kapu (bemenet 1 kvantumbit, kimenet 1 kvantumbit) Pauli Z kapu (bemenet 1 kvantumbit, kimenet 1 kvantumbit) fázisforgatás (bemenet 1 kvantumbit, kimenet 1 kvantumbit) Hadamard kapu (bemenet 1 kvantumbit, kimenet 1 kvantumbit) CNOT kapu (bemenet 2 kvantumbit, kimenet 2 kvantumbit) mérés (bemenet 1 kvantumbit, kimenet egy klasszikus 0 vagy 1 érték) A munkát az alábbi áramkörön kell bemutatni: tetszőleges állapotú kvantumbit elõállítása (kiindulás: a 0-val jelölt kvantumbitbõl). esetleges további, a hallgatóval egyeztetett áramkör

Részletes feladatok 1.1 Tervezze meg és programozza le a kvantumbiteket reprezentáló osztály/osztályokat. 1.2 Tervezze meg és programozza le a kvantumkapukat reprezentáló osztályokat. Tervezze meg, valósítsa meg és mûködés közben mutassa meg az osztályok együttes alkalmazását lehetõvé tevõ függvényeket. 1.3 Programozzon le egy rendszert, amely segítségével egy tetszõleges állapotú kvantumbitet lehet elõállítani. Szakmai információ kérhetõ: Bacsárdi László, I.B.113., bacsardi@hit.bme.hu Imre Sándor, IB121., imre@hit.bme.hu

Kérdések? 2017.04.04.