Đồ án tốt nghiệp - Sơ đồ mạch lượng tử

Vấn đề nghiên cứu các phương pháp tính toán lượng tử dựa trên các sơ đồ mạch lượng tử đóng vai trò ngày càng tăng khi trong tương lai gần, khả năng xây dựng được máy tính lượng tử công nghiệp trở thành hiện thực. Hiện nay các nước có nền kinh tế phát triển đã và đang hình thành nhiều trung tâm nghiên cứu phát triển các dự án về máy tính lượng tử, các thuật toán lượng tử dựa trên các mạch lượng tử,… Các ngành khoa học tính toán, đặc biệt là công nghệ thông tin sẽ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Đồ án tốt nghiệp - Sơ đồ mạch lượng tử 1 Sơ đồ mạch lượng tử Tóm tắt công trình Vấn đề nghiên cứu các phương pháp tính toán lượng tử dựa trên các sơ đồ mạch lượng tửđóng vai trò ngày càng tăng khi trong tương lai gần, khả năng xây dựng được máy tính lượngtử công nghiệp trở thành hiện thực. Hiện nay các nước có nền kinh tế phát triển đã và đanghình thành nhiều trung tâm nghiên cứu phát triển các dự án về máy tính lượng tử, các thuậttoán lượng tử dựa trên các mạch lượng tử,… Các ngành khoa học tính toán, đặc biệt là côngnghệ thông tin sẽ có những bước chuyển nhảy vọt một khi ra đời các thế hệ máy tính lượng tửcông nghiệp. Ở các nước không có tiềm lực kinh tế cao, thích hợp hơn cả để bắt kịp với cácnghiên cứu cơ bản trong lĩnh vực này là phát triển các công cụ mô phỏng dựa trên hệ máy tínhtruyền thống để tìm hiểu, kiểm chứng và nghiên cứu các thuật toán, mạch lượng tử. Để đóng góp cho việc dây dựng bộ công cụ hỗ trợ của một trung tâm nghiên cứu khoa họcvề các thuật toán và mạch lượng tử, trong công trình này chúng tôi trình bày việc xây dựngmột chương trình khép kín hỗ trợ việc thiết kế mạch lượng tử và thực thi chúng trên máy ảo làmôi trường SQL Server. Về logic, chương trình được chia thành hai hệ thống nhỏ là hệ thốngthiết kế mạch và hệ thống thực thi (mô phỏng) các mạch đó trên máy ảo. Hệ thống thiết kếmạch cung cấp những chức năng tiện lợi, dễ dàng cho người sử dụng trong việc thiết kế cácmạch lượng tử như kéo, thả đồ họa trực quan, ... Hệ thống mô phỏng sử dụng môi trường SQLServer nhằm tận dụng khả năng tuyệt vời của nó về lưu trữ, xử lí dữ liệu, đặc biệt là khả năngxử lí thông tin theo nhóm rất phù hợp với bản chất của các cổng lượng tử. Hai hệ thống nàygiao tiếp với nhau thông qua ngôn ngữ được nhóm thiết kế dựa theo chuẩn XML. được gọi làQuML (Quantum Marked up Language). Ngôn ngữ này có tính cấu trúc cao, dễ hiểu đối vớingười sử dụng, dễ dàng mở rộng và đặc biệt là khả năng mô tả những mạch có cấu trúc phứctạp. Do tính độc lập logic cao giữa các thành phần trong thiết kế, chương trình có khả năng dễdàng mở rộng để phát triển cho các môi trường tính toán song song, dữ liệu phân tán, hoặc cóthể sử dụng hệ quản trị dữ liệu khác phù hợp cho các môi trường tính toán với khối lượng dữliệu rất lớn như Oracle…,và các hệ thống tính toán chuyên dụng như: grid computing, PC –Cluster, …để tăng khả năng về tốc độ và qui mô mô phỏng. Bên cạnh đó tính đúng đắn củacác thuật toán mô phỏng cũng được chứng minh chặt chẽ về mặt toán học trong công trìnhnày. 2 Mục lụcTóm tắt công trình ..................................................................................................................... 1Mục lục ...................................................................................................................................... 2Chương 1. Tính toán lượng tử và vấn đề mô phỏng trên máy tính truyền thống .................. 3 1.1. Sơ bộ .............................................................................................................................................3 1.2. Hướng giải quyết .........................................................................................................................4 1.3. Các khái niệm cơ bản về mạch lượng tử và tính toán lượng tử ..............................................5 1.4. Lựa chọn giải pháp cho Visual Quantum Studio (VQS) .........................................................8Chương 2. Ngôn ngữ SQL và sự tương thích với mô hình tính toán lượng tử .................... 10 2.1. Ngôn ngữ SQL ...........................................................................................................................10 2.2. Sự tương thích chặt chẽ giữa SQL và tính toán lượng tử......................................................10 2.3. Mô phỏng tính toán lượng tử bởi SQL Server .......................................................................11 2.4. Định lý cơ bản về tính đúng đắn của phép mô phỏng ...........................................................12 2.5. Mô phỏng một số cổng lượng tử phổ dụng .............................................................................19Chương 3. Ngôn ngữ QuML và kiến trúc hệ thống Visual Quantum Studio (VQS) ........... 21 3.1. Kiến trúc hệ thống Visual Quantum Studio ...........................................................................21 3.2. Hệ thống giao diện đồ họa ........................................................................................................21 3.3. Ngôn ngữ mô tả mạch lượng tử QuML (Quantum Marked up Language) ........................22 3.4. Máy ảo thực hịên tính toán lượng tử bởi SQL Ser ...