Квантовая информатика - это междисциплинарная область, которая стремится понять анализ, обработку и передачу информации с использованием принципов квантовой механики . Он сочетает в себе изучение информатики с квантовыми эффектами в физике. Он включает теоретические вопросы вычислительных моделей и другие экспериментальные темы в области квантовой физики, в том числе, что можно и что нельзя делать с квантовой информацией . Термин квантовая теория информации также используется, но он не охватывает экспериментальные исследования, и его можно спутать с подполе квантовой информатики, которая касается обработки квантовой информации.
Научно-технические исследования
Чтобы понять квантовую телепортацию , квантовую запутанность и производство аппаратного обеспечения квантового компьютера, требуется глубокое понимание квантовой физики и инженерии. С 2010-х годов наблюдается значительный прогресс в производстве квантовых компьютеров , и такие компании, как Google и IBM, вкладывают значительные средства в исследования аппаратного обеспечения квантовых компьютеров . Сегодня можно построить квантовый компьютер с более чем 100 кубитами . Однако частота ошибок очень велика из-за отсутствия материала, подходящего для изготовления квантовых компьютеров. Фермионы Майорана могут быть одним из ключевых материалов, которым не хватает. [ необходима цитата ]
Устройства для квантовой криптографии уже коммерциализированы. Существует старый шифр, называемый одноразовым блокнотом, который широко использовался шпионами в эпоху холодной войны . Он использует длинную последовательность случайных ключей. Если два человека безопасно обменялись одними и теми же случайными ключами, то можно только случайно расшифровать одноразовый блокнот. Однако проблемы обмена ключами могут быть решены путем использования в обмене пар квантовых запутанных частиц. Законы квантовой механики, такие как теорема об отсутствии клонирования и коллапс волновой функции, обеспечивают основу для безопасного обмена случайными ключами. Поэтому производство устройств, которые могут транспортировать квантовые запутанные частицы, является важной научной и инженерной целью.
Также необходимы языки программирования для квантовых компьютеров. Q Sharp и Qiskit - популярные языки квантового программирования.
Связанные математические предметы
Квантовый алгоритм и квантовая теория сложности - два предмета в теории алгоритмов и вычислительной сложности . В 1994 году математик Питер Шор опубликовал свой алгоритм разложения на простые множители. Если у кого-то есть 1000- кубитный квантовый компьютер, можно поставить под угрозу наиболее широко используемые шифры, такие как RSA и ECC, используя алгоритм Шора . Это может привести к серьезным проблемам с безопасностью для многих стран. Поэтому его статья вызвала большие инвестиции в исследования квантовых вычислений . Многие математики и криптологи готовятся вступить в эру квантовых вычислений . См. Пост квантовой криптографии .
Смотрите также
- Теория информации
- Квантовая механика
- Квантовые вычисления
- Квантовая коррекция ошибок
- Квантовая теория информации
- Квантовая криптография и ее обобщение, квантовая коммуникация
- Сложность квантовой коммуникации
- Квантовая запутанность с точки зрения теории информации
- Квантовое плотное кодирование
- Квантовая телепортация
- Классическая емкость с помощью сцепления
- Теорема об отсутствии связи
- Квантовая емкость
- Квантовый канал связи
- Сложность квантового дерева решений
- Хронология квантовых вычислений и коммуникации
Рекомендации
- Нильсен, Майкл А .; Чуанг, Исаак Л. (июнь 2012 г.). Квантовые вычисления и квантовая информация (10-летие изд.). Кембридж: Издательство Кембриджского университета . ISBN 9780511992773. OCLC 700706156 .
Внешние ссылки
- Quantiki - портал и вики по квантовой информации.
- ERA-Pilot QIST WP1 Европейская дорожная карта по квантовой обработке и передаче информации
- QIIC - квантовая информация, Имперский колледж Лондона.
- QIP - Quantum Information Group, Университет Лидса. Группа квантовой информации в Университете Лидса занимается исследованием широкого спектра аспектов квантовой информации. Это варьируется от алгоритмов квантовых вычислений до физических реализаций обработки информации и фундаментальных вопросов квантовой механики. Также содержит несколько базовых руководств для непрофессиональной аудитории.
- Исследовательская группа mathQI по математике и квантовой информации.
- Центр квантовой информации и технологий CQIST при Университете Южной Калифорнии
- Центр квантовой информации и управления CQuIC , включая теоретические и экспериментальные группы из Университета Нью-Мексико, Университета Аризоны.
- Центр квантовых технологий CQT при Национальном университете Сингапура
- Центр квантовых вычислений и коммуникационных технологий CQC2T
- QST @ LSU Группа квантовой науки и технологий Университета штата Луизиана