Применение оптического и ядерного магнитного резонанса для реализации квантовых вычислений



Скачать 27.06 Kb.
Дата19.01.2013
Размер27.06 Kb.
ТипДокументы

УДК 535(06)+004(06)

Е.ВМЕЛЬНИЧЕНКО, Э.АМаныкин, А.САлексеев

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИЧЕСКОГО И ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ КВАНТОВЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ
Проводится сравнительный анализ использования технологии фотонного эха и ядерного магнитного резонанса применительно к физической реализации логических элементов для квантовых вычислений.
В настоящее время для физической реализации квантовых логических элементов наиболее часто встречаются предложения использовать микрорезонаторы, ионные ловушки, ЯМР. Все эти системы представляют собой кубит, являющийся квантовым аналогом бита. Сложность построения квантового компьютера на перечисленных элементах представляет невозможность построить на их основе достаточно крупные вычислительные блоки.

Возможность масштабирования является преимуществом оптической реализации квантовых вычислений. Наиболее эффективной предстваляется организация вычислений по типу однонаправленного квантового компьютера (a one-way quantum computing) [1, 2].

В экспериментах с ЯМР [3] в качестве кубита выступает магнитный спин. Унитарные преобразования над кубитом выполняются с помощью радиочастотных «» и «/2» импульсов.

В оптическом диапазоне аналогом спина является «псевдоспин», присущий любой двухуровневой квантовой системе. Воздействие на кубит в этом случае осуществляется когерентным лазерным излучением, частота которого почти равна частоте оптического перехода иона.

Все унитарные преобразования над кубитами в оптическом диапазоне те же самые что и в схеме ЯМР. То есть, использование «/2» импульса переводит всю систему кубитов, находящихся первоначально в основном состоянии (что выполняется с чрезвычайно большой точностью для оптического диапазона в сравнении с ЯМР схемой) в когерентные суперпозиционные состояния с 50% вероятностью, либо в основном , либо в резонансно возбужденном состоянии : .

Принципиальным отличием при использовании технологии фотонного эха [4] является адресность, которую можно получить при соответствующем распределении кубитов в пластинке кристаллической матрицы ортосиликатов, и управлении ими с помощью пространственных оптических модуляторов. В оптической реализации есть еще одно преимущество – возможность выполнять эти операции не только последовательно, но и параллельно.

Чтобы преодолеть проблему декогеренизации, весь процесс вычисления необходимо выполнить за время фазовой памяти τ0.
Оценка скорость вычислений для длительности оптического импульса порядка τи ~ 10 фс дает производительность для одного канала вычислений на уровне 1/τи ~ 1014 бит/сек. Если предположить, что размер канала (пятно фокусировки) можно довести до диаметра ~ 10 мкм=10-3 см, то на квадратной пластинке размером 3,5 см располагается около Nканалов ~ 3.52/10-3 = 107 каналов. Тогда в многоканальном режиме максимальная производительность достигает Nканалови ~ 107*1014= 1021 бит/сек.
Список литературы

1. Raussendorf R., Briegel H.J. A one-way quantum computer. Physical Reiew Letters, 2001, v.86, No 22, p.5188-5191.

2. Briegel H.J., Raussendorf R. Persistent Entaglement in arrays of interacting particles. Physical Reiew Letters, 2001, v.86, No 5, p.910-913.

3. Introduction to NMR Quantum Information Processing /R. Laflamme, E. Knill, et al. Los Alamos Science, N 27, p.226-259, 2002.

4. Маныкин Э.А., Мельниченко Е.В. Фотонное эхо и оптический квантовый процессинг. Известия РАН. Серия физическая, 2004, т.68, №9, с.1256-1259.


Похожие:

Применение оптического и ядерного магнитного резонанса для реализации квантовых вычислений iconАрхитектура квантовых компьютеров
Квантовые компьютеры на основе молекул органических жидкостей с косвенным скалярным взаимодействием между ними и методов ядерного...
Применение оптического и ядерного магнитного резонанса для реализации квантовых вычислений iconНаименование единицы оборудования (марка) Фирма-изготовитель (страна)
Импульсный широкополосной спектрометр ядерного магнитного резонанса со сверхпроводящим магнитом Superconducting nmr spectrometer...
Применение оптического и ядерного магнитного резонанса для реализации квантовых вычислений iconПрограмма : 03 Магнитный резонанс. Физические аспекты и приложения Руководитель программы: проф., д ф. м н. В. И. Чижик
Структура молекул жидкого кристалла 4-омега-гидрокси-гексилокси-4'-цианобифенила по данным методов ядерного магнитного резонанса...
Применение оптического и ядерного магнитного резонанса для реализации квантовых вычислений iconПрименение методов интервальной арифметики к задаче построения псевдотраектрий
В работе описан алгоритм, поиска псевдотраекторий[1], основанный на использовании аппарата интервальных вычислений. Приводится описание...
Применение оптического и ядерного магнитного резонанса для реализации квантовых вычислений iconПарадокс Бернштейна в запутанных квантовых состояниях
Особый интерес представляет исследование многокомпонентных запутанных состояний, которые обладают определёнными преимуществами в...
Применение оптического и ядерного магнитного резонанса для реализации квантовых вычислений iconОтчет о научной деятельности за 2006 г кафедра химической физики
Предложенный способ реализации квантовой памяти основан на сохранении и воспроизведении всех квантовых свойств импульсных световых...
Применение оптического и ядерного магнитного резонанса для реализации квантовых вычислений iconПрименение параллельных вычислений в среде пакета Mathematica при решении задач стохастической финансовой математики
В работе рассматриваются возможности параллельных вычислений в рамках известного пакета компьютерной алгебры Mathematica™ и применение...
Применение оптического и ядерного магнитного резонанса для реализации квантовых вычислений iconПрактикум по радиоспектроскопии конденсированного состояния Учебно-методическое пособие
Данный практикум дает возможность познакомиться с современным экспериментальным оборудованием (спектрометром ядерного резонанса)...
Применение оптического и ядерного магнитного резонанса для реализации квантовых вычислений iconОсновы квантовой теории информации
Возможности квантовых систем пеpедачи и пpеобpазования инфоpмации пpоиллюстpиpованы на пpимеpах свеpхплотного кодиpования, квантовой...
Применение оптического и ядерного магнитного резонанса для реализации квантовых вычислений iconРеляционные решения в реализации фундаментальных механизмов вычислений для аппликативных вычислительных технологий
Прослеживается использование реляционных решений на ключевых этапах формирования механизмов вычислений для аппликативных вычислительных...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org