Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: bramkowe układy kwantowe

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Kubit logiczny

Romaniuk Ryszard

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

2021

Vol. 62, nr 11

23--30

Kubit logiczny jest układem kwantowym rzeczywistym lub przeważnie wirtualnym, programistycznym realizującym funkcje pojedynczego kubitu fizycznego. Składa się zazwyczaj z wielu lub bardzo wielu kubitów fizycznych, lub pojedynczych modeli/ symboli kubitów fizycznych. W idealnym bramkowym układzie kwantowym, w zasadzie, kubit logiczny mógłby być niepotrzebny. Wszystkie operacje kwantowe mogą być wykonywane przez układ bramek jednokubitowych Pauliego X, Y, Z, I, oraz H i dwukubitowych np. H-I, CX, CZ SWAP. Bramki wielokubitowe, np. CCX Toffoli, itp., mogą być wprowadzane w celu redukcji topologii układu i skrócenia długości łączących bramki drutów kwantowych. Sprzętowo i programistycznie redundancyjny kubit logiczny jest wprowadzany jako konieczny obecnie etap pośredni idealizujący, ale tylko do pewnego stopnia, zaszumione kubity fizyczne i ich nieidealne warunki pracy. Kubity logiczne mogą być wygodne do budowy oprogramowania kwantowego na poziomie logicznym, middleware, optymalizacji topologii i funkcjonalności bramkowych układów kwantowych, mitygacji błędów kwantowych, wirtualizacji układów/sieci kwantowych. Kosztem wprowadzenia kubitów logicznych jest zwiększone zużycie zasobów. Kubity logiczne są używane i praktycznie, i teoretycznie w układach komputingu kwantowego. W budowie przyszłego uniwersalnego komputera kwantowego UQC kubity logiczne i kwantowe bramki logiczne wydają się być niezastąpione.

A logical qubit is a real or virtual, software-based quantum system that performs the functions of a single physical qubit. It usually consists of many or large number of physical qubits, or single models/symbols of physical qubits. In an ideal quantum gate system, in principle, a logical qubit might be unnecessary. All quantum operations can be performed by a system of single-qubit and double-qubit gates, eg CX and I-H. Multi-qubit gates, eg CCX, Toffoli, etc., can be introduced to reduce the topology of the system and shorten the length of the quantum wires connecting the gates. Hardware and software redundant logical qubits are being introduced as the now necessary intermediate step, idealizing, but only to a certain extent, noisy physical qubits and their imperfect working conditions/environment. Logical qubits can be convenient for building quantum software at the logical level, optimizing the topology and functionality of quantum gate systems, mitigating quantum errors, and virtualizing quantum systems/networks. The cost of introducing logical qubits is increased resource consumption. Logical qubits are used practically and theoretically in quantum computing circuits. In future universal quantum computers UQC the logical qubits seem to be indispensable.

Bramki kwantowe

Romaniuk Ryszard

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

2021

Vol. 62, nr 12

17--25

Bramka kwantowa jest elementarnym układem logicznym działającym na niewielkiej liczbie kubitów, typowo jednym, dwóch, trzech, czasami na rejestrze kubitów (kubajt). Bramki kwantowe są stosowane w modelu obliczeniowym bazującym na układach kwantowych, w pewnym sensie analogicznych do układów elektronicznych. Niektóre bramki klasyczne posiadają kwantowe bramki ekwiwalentne. W takim przypadku te bramki kwantowe posiadają klasyczne tabele prawdy, np. bramka Toffoli. Układy kwantowe mogą wykonać wszystkie operacje układów klasycznych, ale nie odwrotnie. Bramki kwantowe są opisane operatorami macierzowymi odwracalnymi i unitarnymi. Podstawowe bramki kwantowe mają operatory indempotentne i inwolucyjne (samo-odwracalne), inaczej hermitowskie. Podstawę możliwości wykorzystania idealnych logicznych bramek kwantowych do budowy efektywnego systemu obliczeniowego stanowią ścisłe dowody realizowalności niedeterministycznej kwantowej maszyny Turinga, twierdzenia o istnieniu skończonego uniwersalnego zbioru bramek kwantowych pozwalającego na budowę takiej maszyny (twierdzenie Solovaya-Kitayeva), twierdzeniu o możliwości symulacji uniwersalnego zbioru bramek przez probabilistyczną maszynę Turinga (twierdzenie Gottesmanna-Knillla), itp. W artykule dokonano przeglądu uniwersalnego zbioru bramek kwantowych, w tym grupy Clifforda/Pauliego, wraz z uwarunkowaniami ich stosowalności do budowy funkcjonalnych obliczeniowych układów kwantowych.

A quantum gate is an elementary logic circuit that operates on a small number of qubits, typically one, two, three, and sometimes on a qubit register (qubyte). Quantum gates are used in a computational model based on quantum systems, somewhat analogous to electronic systems. Some classical gates have quantum equivalent gates. In such a case, these quantum gates have classic truth tables, e.g., the Toffoli gate. Quantum systems can perform all the operations of classical systems, but not the other way around. Quantum gates are described by reverse and unitary matrix operators. Basic quantum gates have idempotent and involution operators, and they are Hermitian. The basis for the possibility of using ideal logical quantum gates to build an effective computational system are the strict proofs of the feasibility of a nondeterministic Turing quantum machine, theorems about the existence of a finite universal set of quantum gates allowing for the construction of such a machine (Solovay-Kitayev theorem), theorem about the possibility of simulating a universal set of gates by probabilistic Turing machine (Gottesmann-Knill theorem), etc. The article reviews the universal set of quantum gates, including Clifford/Pauli group, along with the conditions of their applicability to the construction of functional computing quantum systems.