تحقیق درباره بررسی و ارزیابی کامپیوترهای کوانتومی

فرمت فایل : power point (قابل ویرایش)

فهرست مقاله:

1-پیشگفتار وتاریخچه

1 -1کاربرد کامپیوترهای کوانتومی

2-نگاهی به محاسبات کوانتومی

         2-1منطق کوانتومی

         2-2پردازش کوانتومی

3-فیزیک محاسبات کوانتومی

         3-1تجزیه ناپذیری

         3-2برهم نهی

   3-3عملیات محاسباتی وentengliment

3-3-1گیت ها

3-3-2عملگرها

4-محدودیت های کامپیوترهای کوانتومی

5-به سوی کامپوترهای کوانتومی بر پایه تراشه  

فهرست مقاله:

1-پیشگفتار وتاریخچه

1 -1کاربرد کامپیوترهای کوانتومی

2-نگاهی به محاسبات کوانتومی

         2-1منطق کوانتومی

         2-2پردازش کوانتومی

3-فیزیک محاسبات کوانتومی

         3-1تجزیه ناپذیری

         3-2برهم نهی

   3-3عملیات محاسباتی وentengliment

3-3-1گیت ها

3-3-2عملگرها

4-محدودیت های کامپیوترهای کوانتومی

5-به سوی کامپوترهای کوانتومی بر پایه تراشه  

چکیده :

   اغلب کامپیوترهای دیجیتال امروزی برمبنای بیتها یا بایت هایی کار میکنند که محدود به0و1 هستند. کنند.اما رایانه کوانتومی وسیله‌ای محاسباتی است بجای بیتها دارای کیوبیت ها است.کوبیت مخفف کوانتوم-بیت است و از ویژگی حرکت چرخشی یا اسپینی الکترون ها در آن استفاده میشود که هر زمان نمایانگر بیش از یک عدد است. یک کامپیوتر مبتنی بر بیت های کوانتومی تعداد حالات پایه بیشتری نسبت به کامپیوترهایی بر پایه بیت های معمولی دارد، به طور همزمان می تواند دستورات بیشتری اجرا کند. یکی از قابلیت های کامپیوترهای کوانتومی که موجب تفاوت آنها با کامپیوترهای کلاسیک میشود بحث موازی بودن ذاتی پردازش درآنها است.

   درکامپیوترهای کوانتومی بزرگترین مشکل تشخیص وتصحیح خطا است. کامپیوترهای کوانتومی مبتنی بر فوتون ها کمترین اثر پذیری از محیط را دارند پس دارای احتمال خطای بسیار کمی هستند،

   کامپیوتر کوانتومی به عنوان یک ماشین محاسبه گر از گیت های منطقی برای پردازش اطلاعات بهره میبرد تفاوت عمده میان گیت های منطقی کلاسیک و کوانتومی آن است که ورودی وخروجی گیت های کوانتومی میتواند حالت برهم نهاده یک کیوبیت هم باشدیکی از گیت های منطقی کوانتومی،گیت CNOT است.

   امروزه کامپیوترها به سرعت درحال نزدیک شدن به محدودیتی بنیادین هستند . شاید بزرگترین ضعف آن ها این است که متکی برفیزیک کلاسیک هستند که برازدحام پربرخورد میلیاردها الکترون درون تقریبا همان تعداد ترانزیستورحکم رانی می کنند .تراشه های درون کامپیوترهای امروزی به قدری کوچک می شوند که تداوم حکم رانی فیزیک کلاسیک ممکن نیست.

پایان نامه ارتباط مستقیم امن کوانتومی با هدف بهبود عملکرد

شرح مختصر : به منظور تبادل اطلاعات به صورت امن در دنیای کوانتومی، رمزنگاری کوانتومی مطرح شد . مخابره مستقیم امن کوانتومی به عنوان یکی از مهمترین شاخه های رمزنگاری، مورد توجه جمعی از محققان در ساله های اخیر قرار گرفته است. ارتباط مستقیم امن کوانتومی به ارسال مستقیم پیام محرمانه میپردازد. به طوریکه، ارسال پیام به کمک ایجاد یک کانال کوانتومی و بدون نیاز به توزیع کلید بین کاربرها صورت میپذیرد. مسئله اصلی در طراحی پروتکل های ارتباط مستقیم امن کوانتومی این است که طرح ارائه شده در برابر انواع حمله های استراق سمع کنندده امدن باشدد . همچندین ، در فرآیند برقراری ارتباط کوانتومی و سپس ارسال پیام محرمانه بین کاربرها، مسئله تعداد کیوبیت های بکار رفتده در طراحی پروتکل و نیز تعداد بیتهای منتقل شده حائز اهمیت است. به عبارتی دیگر، هر چه بازده طرح پیشنهادی بالاتر و پیاده سازی آن ساده تر باشد، پروتکل بهینه تر خواهد بود. در این پایان نامه ابتدا، مروری اجمالی بر مفاهیم و اصول اطلاعات و محاسبات کوانتومی خواهیم داشدت . سپس ، ضمن بیان دو شاخه مهم رمزنگاری، ارتباط مستقیم امن کوانتومی و مخابره از راه دور کوانتومی، پنج پروتکل در راستای بهبود عملکرد پروتکلهای ارتباط مستقیم امن کوانتومی و مخابره از راه دور کوانتومی پیشنهاد میکنیم. در انتها، مقایسه ای از پروتکلهای ارائه شده با کارهای پیشین انجام شده در این دو زمینه را خواهیم داشت.

فهرست :

چکیده

پیشگفتار

مقدمه

نظریه اطلاعات و محاسبات کوانتومی

نظریه رمزنگاری کوانتومی

ارتباط مستقیم امن کوانتومی

مخابره از راه دور کوانتومی

نتیجه گیری

مفاهیم اولیه اطلاعات و محاسبات کوانتومی

اصول موضوعه مکانیک کوانتومی

قضیه کپی ناپذیری

مفهوم درهم تنیدگی کوانتومی

معیار درهم تنیدگی

معرفی حالتهای درهم تنیده

حالتهای بل یا جفتهای EPR

حالتهای GHZ

حالتهای

حالتهای GHZlike

حالتهای خوشهای یا Cluster

حالت Brown

گیتهای کوانتومی

گیتهای تک کیوبیتی

گیتهای دو کیوبیتی

نتیجه گیری

ارتباط مستقیم امن کوانتومی کنترل شده

مخابره از راه دور کوانتومی دو طرفه

پارامترهای ارزیابی

پارامترهای ارزیابی پروتکلهای ارتباط مستقیم امن کوانتومی

پارامتر ارزیابی پروتکلهای مخابره از راه دور کوانتومی

مقایسه

نتیجه گیری

پروتکلهای پیشنهادی ارتباط مستقیم امن کوانتومی به کمک جابجایی درهمتنیدگی

جابجایی درهمتنیدگی

ارتباط مستقیم امن کوانتومی کنترلشده براساس حالت GHZlike

مرحله فراهم آوری

کنترل امنیت کانال کوانتومی

مخابره پیام محرمانه

استخراج پیام محرمانه

تحلیل امنیت

مقایسه

ارتباط مستقیم امن کوانتومی کنترل شده با هدف افزایش بازدهی

مرحله فراهم آوری

کنترل امنیت کانال کوانتومی

مرحله کدگذاری

مرحله کدبرداری

تحلیل امنیت

مقایسه

نتیجه گیری

پروتکلهای پیشنهادی مخابره از راه دور کوانتومی

مخابره از راه دور کوانتومی دو طرفه جهت انتقال یک حالت EPR خالص با استفاده از حالت GHZ

ایجاد کانال کوانتومی شش کیوبیتی با استفاده از دو حالت GHZ

شرح پروتکل پیشنهادی

مقایسه

مخابره از راه دور کوانتومی دو طرفه کنترلی توسط حالتهای EPR

کانال کوانتومی بین کاربرها

مخابره حالت کوانتومی

بازسازی حالت مخابره شده

مقایسه

مخابره از راه دور دو طرفه و ارتباط مستقیم امن کوانتومی با بکارگیری جابجایی درهمتنیدگی

شرح پروتکل مخابره از راه دور کوانتومی دو طرفه

تبدیل طرح مخابره از راه دور کوانتومی دو طرفه به ارتباط مستقیم امن کوانتومی دو طرفه

نتیجه گیری

جمع بندی و پیشنهادها

جمع بندی

نتیجه گیری و مقایسه

پیشنهادها

مراجع

فیزیک ناممکن ها

در این مجموعه درباره چیزهای عجیب بیندیشیم امکان ناپذیری فیزیکی و فنیاز جمله نکات مورد بحث دربره بررسی پدیده های عجیب و غریب اند. ایده های مربوط به یوفوها,تله پاتی ها,و گیتی های موازی از این قبیل می باشند. چیزهایی که بیشتر در قلمروعلمی تخیلی می گنجند

فیزیک کوانتومی

پیشگفتار
سال 2005 به دلیل صدمین سال چاپ سه مقاله اینشتین "سال جهانی فیزیک" نامگذاری شد. سه مقاله یاد شده در سال 1905 و طی چند ماه منتشر شد. معروف‏ترین این مقالات، احتمالا همان سومین آن‏هاست که نظریه نسبیت را پی‏ریزی کرد. مقاله دیگر، شواهد روشنی (ولی در آن زمان  بحث انگیزی) را در مورد نظریه شکل‏گیری ماده از اتم‏ها، مطرح کرد. هر دوی این مقالات، تاثیر شگرفی بر توسعه علم فیزیک در طی قرن بیستم و سال‏های بعد از آن گذاشت ، اما همان اولین مقاله اینشتین بود که منجر  به پدید آمدن "فیزیک کوانتومی" شد.
در این مقاله اینشتین نشان داد که چگونه برخی از آزمایش‏های اخیر در آن دوران، مشخص می‏کردند که انرژی در پرتو نور و در قالب بسته‏هایی معروف به کوانتا (مفرد کوانتوم) منتقل می‏شود، هر چند که در بسیاری از مواقع، حرکت نور به صورت موجی شناخته شده است. این تناقض آشکار، منجر به ایده "دوگانگی موج- ذره" و در نهایت معمای گربه معروف شرودینگر گردید. هدف این کتاب این است که خواننده را با گزیده‏ای از موفقیت‏ها و پیروزی‏های فیزیک کوانتومی آشنا کند. برخی از این موارد در زمره معرفی رفتار ماده در مقیاس‏های اتمی و کوچک‏تر است اما تمرکز اصلی بر تجلی فیزیک کوانتومی در پدیده‏های روزمره است. غالباً به این موضوع توجه نمی‏شود که بخش زیادی از فناوری‏های عصر ما پایه‏ای اختصاصا کوانتومی دارد. این کاربردها تنها محدود به کارکردهای تراشه‏های سیلیکونی که رایانه‏هایمان را به کار می‏اندازند نیست، بلکه الکتریسیته‏ای را که از طریق سیم‏های فلزی و نه نارساناها منتقل می‏شود هم در بر می‏گیرد. در سال‏های اخیر توجه خاصی به تاثیر فناوری بر روی محیط و به طور خاص چگونگی تابش دی اکسید کربن به درون جو زمین و تاثیر آن بر گرمایش کره زمین شده است. این موضوع هنگامی باعث ظهور فیزیک کوانتومی می‏شود که برخی از فناوری‏های سبز به منظور خنثی کردن آن توسعه می‏یابند. این موارد و همچنین کاربرد فیزیک کوانتومی در ابررسانایی‏ها و در فناوری اطلاعات، در اثر حاضر مورد بحث قرار می‏گیرد. سرانجام در پایان کتاب، به بررسی جنبه‏های فلسفی تئوری کوانتوم پرداخته می‏شود.
مشهور است که فیزیک کوانتومی، موضوعی پیچیده و دشوار است. تصور می‏شود فهم این رشته، نیازمند تلاش هوشمندانه فراوان و خصوصا آشنایی گسترده و عمیق با ریاضیات است. با این حال فیزیک کوانتومی نیازمند آن نیست که به پیچیدگی علوم موشکی باشد این امکان وجود دارد تا از ایده دوگانگی موج- ذره استفاده کنیم تا بسیاری از پدیده‏های کوانتومی مهم را بدون ریاضیات بسیار درک کنیم. بر همین اساس متن اصلی کتاب حاضر، دارای مباحث ریاضی نیست، هر چند به وسیله جدول‏های  ریاضی که به دنبال برخی از بحث‏ها آمده، موضوع مورد نظر کامل شده است. در جدول‏های یاد شده ، تنها از ریاضیات پایه که خوانندگان در دوران تحصیل در مدرسه داشته‏اند استفاده شده است و حتی خواننده می‏تواند بدون از دست دادن رشته اصلی بحث، آن‏ها را حذف کند. به بیان دیگر، هدف این کتاب این است که خوانندگان را به درجه‏ای از درک فیزیک کوانتومی برساند و نه این که فقط گاهی با نتایج چشمگیر، آن‏ها را تحت تاثیر قرار دهد. برای رسیدن به این هدف، از نمودارهای زیادی استفاده شده است و به خوانندگان توصیه می‏شود به این نمودارها به همراه خواندن متن، دقت کنند. هر کجا  ضرورت داشته، اصطلاحات فنی آورده شده و واژه‏نامه مربوط به آن اصطلاحات، در انتهای کتاب آمده است. برخی از خوانندگان ممکن است تا حدی با فیزیک آشنا باشند و بدون شک به ساده‏سازی و بحث‏های متعددی که با آن سر و کار دارند توجه خواهند کرد. چنین ساده‏سازی‏هایی در این حد، اجتناب‏ناپذیر بوده است و من امیدوار و مطمئنم که این موارد  منجر به استدلال نادرستی نخواهند شد.