Природа є відношення між процесами та явищами. Ніщо не існує у Всесвіті без відношень. Комп'ютер - транзакції відношень між даними за допомогою механізмів управління та виконання. Квантові відношення є суперпозиція частинок та їх станів. Суперпозиція та сплутаність - еквівалентні поняття. Сплутаність - нелокальна суперпозиція детермінованих станів. Квантовий комп'ютер - безумовні транзакції відношень між кубітними даними. Квантовий комп'ютер - аналоговий пристрій для паралельного вирішення комбінаторних задач. Практично орієнтовані визначення понять квантового комп'ютера є шлях до розробки масштабованих квантових паралельних алгоритмів для розв'язання комбінаторних задач. Будь-який алгоритм можна звести до послідовності операцій без умов, бо будь-яка таблиця істинності є сукупність повної системи умов-станів. Будь-яку послідовність дій завжди можна звести до однієї паралельної операції. Умови та послідовності виникають лише у випадку, коли розробник бажає скористатися раніше створеними примітивами-конструкціями для побудови завжди неоптимального обчислювача. Детермінована парадигма створення квантового комп'ютера шляхом використання фотонних транзакцій на електронах атома може виключати використання квантової логіки. Еволюційний шлях квантового комп'ютингу з класичного: "пам'ять-адреса-транзакція" (memory-address-transaction, MAT) - "електрон-адреса-транзакція" (electron-address-transaction) - "електрон-адреса-квантація" (electron-address-quantaction, EAQ) - стан-суперпозиція-логіка (state-superposition-logic). Точка зустрічі класичного та квантового комп'ютингу - фотонні транзакції на структурі електронів. Все, що обчислюється на квантовому комп'ютері, можна паралельно прораховувати на класичному за рахунок надмірності пам'яті. Наводиться приклад - алгоритм на основі пам'яті (memory-driven) для моделювання цифрових виробів на основі кубітно-векторних форм опису функціональностей для суттєвого підвищення продуктивності обчислювальних процесів шляхом паралельного виконання логічних операцій. Мета. Моделювання ісправної поведінки SoC компонентів на основі векторного подання логіки, формування тригерного розвитку комп'ютингу на основі суперпозиції класичного, квантового та аналогового обчислювального процесу, який у своєму розвитку має спиратися на технологічні кубітні, табличні та векторні структури даних для паралельного вирішення комбінаторних задач. Висновок: реалізовано кубітні моделі, квантові методи та комбінаторні алгоритми технічного діагностування цифрових пристроїв, які дають можливість суттєво (до 25 %) зменшити час синтезу тестів, дедуктивного моделювання несправностей та справної поведінки, пошуку дефектних станів за рахунок впровадження інноваційної ідеї використання кубітно-векторних структур даних для опису логічних компонентів. Порівняльні оцінки використання кубітних моделей та методів показують підвищення ефективності алгоритмів моделювання цифрових пристроїв порівняно з табличними. Інтегрально представлена суперпозиція класичного, квантового та аналогового комп'ютинга, що дає можливість знаходити найкращі розв'язки для розпізнавання та прийняття рішень.

Останнім часом разом із зростанням інтересу до квантових комп'ютерів (до реальних квантових комп'ютерів, які за своєю природою є аналогові та ймовірнісні пристрої), зростає інтерес і до їх цифрових версій, як програмних, так і апаратних. Апаратна реалізація цифрових квантових комп'ютерів передбачає використання програмованих логічних інтегральних мікросхем. Уже створено цифровий квантовий копроцесор (ЦКП), який має в своєму складі понад 1000 цифрових кубіт і може виконувати такі складні алгоритми як квантове перетворення Фур'є. Створений і працездатний цифровий квантовий копроцесор вже зараз можна використовувати для відпрацювання різних квантових алгоритмів, алгоритмів взаємодії класичного комп'ютера та його квантового копроцесора, а також для дослідження різних варіантів побудови цифрових кубіт. Мета роботи - дослідження впливу точності представлення стану цифрового кубіта на ймовірність отримання правильних результатів ЦКП. Для дослідження обрано неоднорідний ЦКП із 32 цифровими кубітами, який виконує квантове перетворення Фур'є. Описано основи побудови ЦКП. Наведено схеми, які ілюструють взаємодію класичного комп'ютера і квантового копроцесора, архітектуру копроцесора та можливі структури його цифрових кубіт. Показано 2 варіанти копроцесора - однорідний, з одним генератором псевдовипадкових кодів і одним компаратором, і неоднорідний, із генератором і компаратором у кожній цифровій квантовій комірці, з яких складаються цифрові кубіти. Показано 2 варіанти компараторів - із прямим функціональним перетворювачем та зворотнім. Досліджено вплив розрядності кодів стану кубіта в неоднорідних ЦКП на ймовірність формування копроцесорами правильних результатів. Показано, що ймовірність отримання правильних результатів на виході цифрового неоднорідного копроцесора різко поліпшується до 50 відсотків із зменшенням розрядності коду стану кубіта, тобто, зі зменшенням апаратних витрат на побудову копроцесора. За розрядності, що дорівнює двом бітам, якість роботи неоднорідного копроцесора стає порівняною з якістю роботи однорідного копроцесора. Показано необхідність проведення додаткових досліджень в цьому напрямі, в тому числі, і з однорідними копроцесорами.

Вивчено заплутаність одного кубіта з рештою кубітів системи, яка перебуває у стані "кота Шредінгера" (КШ), який створений на квантовому комп'ютері ibmq-melbourne. Використаний для цього протокол базується на визначенні середнього значення спіну, що відповідає конкретному кубіту. Досліджено залежність заплутаності від параметра стану КШ, який складається з різного числа кубітів. Також досліджено заплутаність кожного кубіту з рештою кубітів системи у максимально заплутаному стані КШ.

Індекс рубрикатора НБУВ: З973.9

Рубрики:

Інші типи комп'ютерів

Шифр НБУВ: Ж69367 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Предложена оригинальная схема двоичного сумматора для нанокомпьютеров, в котором реализован нетрадиционный способ двоичного сложения. Рассмотрены вопросы синтеза двоичного сумматора, построенного на основе резонансных электромеханических элементов.

Запропоновано збільшення часу когерентного стану за кімнатних температур використанням квантових точок всередині монокристаллической структури з великою шириною забороненої зони, зокрема, прямозоні матеріалів нітриду галію або алюмінію, вирощених в нанореакторах анодного оксиду алюмінію або оксиду кремнію, одержаного в порах оксиду алюмінію. Результати дослідження показують ефективність застосування таких самоорганізованих структур з метою створення масивів квантових точок, стійких до процесів декогеренції. У порівнянні з іншими технологіями створення квантового комп'ютера, використання широкозонних прямозоні бездефектних матеріалів забезпечує роботу пристроїв за кімнатної температури.

Предложен обзор публикаций о результатах разработок и исследований наноэлектромеханических структур с точки зрения специалиста по компьютерным техническим средствам. Описаны результаты исследований экспериментальных образцов и защищенных патентами США элементов вычислительной техники.

Індекс рубрикатора НБУВ: З973.9

Рубрики:

Інші типи комп'ютерів

Шифр НБУВ: Ж24450 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто можливості створення "свідомих" комп'ютерів та роботів на базі використання майбутніх досягнень нанотехнологій у конструюванні штучно оживлених матеріалів і сполук. Широко використано матеріали спецвипуску американського журналу Scientific American (SA) "Нанотехнології".

Рассмотрен подход к построению доопределений частично определенных арифметических функций в системе обратимых преобразований и их классов на абстрактном регистре. Определены условия замыкания классов и возможность их представления в системе квантовых вычислений.

Проведен анализ особенностей использования современных квантовых технологий для обеспечения конфиденциальной связи.

Розв'язано актуальну науково-прикладну задачу - побудова математичної моделі квантової обчислювальної системи, на базі якої розроблено технологію комп'ютерного експерименту, що призначена для дослідження квантових інформаційних процесів. Використання даної технології дозволяє перевірити на моделях ряд властивостей й ефектів, характерних для квантових інформаційних процесів. Розглянуто трьохкрокову модель квантової операції та встановлено, що вона дозволяє уніфіковано описувати унітарні перетворення квантової системи та необоротні. Створено модель квантового автомату як системи взаємодіючих квантових операцій. Дані математичні моделі покладено в основу розробки каркасу системи імітаційного моделювання квантових автоматів. Показано,що квантові автомати ведуть себе у відповідності до найбільш загальних законів квантової фізики та дозволяють моделювати відомі в квантовій інформатиці ефекти, зокрема, квантову телепортацію. Одержано теоретичні результати, які дозволяють розробити методи синтезу та верифікації квантових операцій у термінах характеристичного оператора квантового каналу.

Рассмотрены алгоритмы реализации интерполирования функций, адаптированные к информационному технологическому процессу матрично-алгебраической электронной вычислительной машины - машины нового поколения.

Запропоновано основи теорії логіко-часових середовищ, в запропонованій інтерпретації теореми граничного ущільнення інформації, що базується на об'єктивних причинно-наслідкових зв'язках технологічних властивостей фізичного середовища, системному обгрунтуванні і математичних моделях ЛЧС, нових принципах запису і кодування, представлення, перетворення, передачі та обробки машинної інформації.

Запропоновано схему реалізації трійкового квантового комп'ютера, що базується на використанні лазера з чотирма робочими рівнями та розглянуто необхідні базисні функції, що мають на ньому виконуватись. Останнім дано одну з можливих інтерпретацій з погляду логіки з розрядністю 3.

Стисло викладено властивості кубітів, квантових регістрів, поняття "сплетених" станів. Описано особливості квантових логічних операцій та алгоритмів. Пояснено причини небувалого паралелізму та пов'язаних з ним переваг квантових обчислень. Вказано на руйнівний вплив декогеренції та на ефективні методи боротьби з нею. Пред'явлено технічні вимоги до елементної бази квантового процесора та показано можливі шляхи його реалізації. Описано зарядові та потокові надпровідні кубіти, ефективні схеми зчитування та запису в них інформації, взаємодію таких кубітів з електромагнітним полем, методи реалізації над ними функціонально повного набору квантових логічних операцій. Розглянуто питання об'єднання сотень надпровідних кубітів у єдину систему.

Рассмотрены основные концепции квантовой теории информации, принципы квантовых вычислений и возможность создания на их основе уникального по вычислительной мощности и принципу функционирования устройства - квантового компьютера. Представлены основные блоки квантовой логики, схемы реализации квантовых вычислений, а также известные сегодня эффективные квантовые алгоритмы, которые призваны воплотить преимущества квантовых вычислений над классическими. Среди них особое место занимают алгоритм Шора факторизации чисел и алгоритм Гровера поиска в неупорядоченных базах данных. Описано явление декогеренции, ее влияние на стабильность квантового компьютера и методы коррекции квантовых ошибок. Изложена концепция топологического квантового вычисления, которое не обладает большей вычислительной мощностью по сравнению с обычным квантовым вычислением, но обладает естественной помехоустойчивостью. Показана необходимость анионной статистики его кубитов и представлена наглядная анионная модель реализации топологического квантового вычисления.

Запропоновано систему трійкової логіки для виконання логічних та арифметичних операцій на квантовому комп'ютері. Розглянуто можливе трактування трьох логічних станів і принцип їх реалізації на основі ядерного магнітного резонансу в кремнії, легованому азотом або літієм.

When a two-level quantum system is irradiated with a microwave signal in resonance with the energy difference between the levels, it starts Rabi oscillations between those states. If there are other states close, in energy, to the first two, the microwave signal will also induce transitions to those. Here we study the probability of transition to the third state, in a three-level system, while Rabi oscillations between the first two states are performed. We investigate the effect of pulse shaping on the probability and suggest methods for optimizing the pulse shapes to reduce the transition probability.

Мета праці - ознайомити з основами теорії та практики квантових обчислень науковців і програмістів, які не є фахівцями в даній галузі. Розглянуто сучасні досягнення і проблеми на шляху до створення квантового комп'ютера.