Фізичні принципи функціонування квантового комп'ютера та його порівняння з класичними обчислювальними системами
M. G. Babich, І. С. Бондаренко
Current directions of development of information and communication technologies and control tools 12 ФІЗИЧНІ ПРИНЦИПИ ФУНКЦІОНУВАННЯ КВАНТОВОГО КОМП'ЮТЕРА ТА ЙОГО ПОРІВНЯННЯ З КЛАСИЧНИМИ ОБЧИСЛЮВАЛЬНИМИ СИСТЕМАМИ Бабич М.Г.Харківський радіотехнічний фаховий коледж, Харків, Україна Бондаренко І.С.Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, Україна Сучасна інформаційна епоха висуває дедалі вищі вимоги до обчислювальних потужностей.Традиційні комп'ютери, що працюють за законами класичної механіки, наближаються до фізичних обмежень мініатюризації.Квантові комп'ютери, засновані на принципах квантової механіки, обіцяють революцію у сфері обчислень завдяки своїй здатності виконувати певні задачі експоненційно швидше, ніж класичні аналоги.Метою доповіді є аналіз фізичних принципів роботи квантового комп'ютера, дослідження його ключових відмінностей від класичних обчислювальних систем та оцінка перспектив розвитку квантових технологій.Квантові обчислення базуються на таких фундаментальних принципах, як суперпозиція, квантова заплутаність і квантові гейти.Суперпозиція дозволяє квантовим бітам (кубітам) перебувати одночасно у станах 0, 1 або їхній лінійній комбінації, що дає змогу обробляти багато можливих станів одночасно.Квантова заплутаність виникає, коли два або більше кубітів стають взаємопов'язаними, і зміна стану одного з них миттєво впливає на інший, незалежно від відстані між ними.Операції над кубітами виконуються за допомогою квантових гейтівунітарних операторів, що змінюють стан квантової системи [1].Для реалізації квантових обчислень застосовують різні фізичні системи, серед яких іонні пастки, надпровідні кубіти та фотонні квантові комп'ютери.Іонні пастки використовують охолоджені іони, що утримуються електромагнітними полями, де кубіти реалізуються за допомогою внутрішніх енергетичних станів іонів.Надпровідні кубіти базуються на використанні надпровідних контурів з ефектом Джозефсона, що забезпечує контроль квантових станів.Фотонні квантові комп'ютери застосовують властивості фотонів для здійснення квантових обчислень, що надає переваги у контексті передачі інформації.Класичні комп'ютери працюють на основі бітів, які можуть набувати значень 0 або 1. У квантових комп'ютерах використовуються кубіти, які можуть перебувати в суперпозиції обох станів одночасно, що забезпечує експоненційне зростання потужності при збільшенні кількості кубітів.У класичних комп'ютерах дані обробляються послідовно або за допомогою паралельних обчислень, але в межах традиційної логіки.Квантові комп'ютери можуть обробляти всі можливі стани одночасно завдяки квантовій суперпозиції, що робить їх значно швидшими в певних задачах, таких як факторизація чисел або пошук у базах даних [2].
•Jan 1, 2025•0 citations