XV Konferencja SIS

Informatyka KwantowaSekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Robert Nowotniak

Wydział Fizyki Technicznej, Informatyki i Matematyki StosowanejPolitechnika Łódzka

XV Konferencja SIS, 26 pazdziernika 2007

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Informatyka kwantowa

Informatyka kwantowa - dziedzina zajmujaca siewykorzystaniem mozliwosci obliczeniowych układów,podlegajacych prawom mechaniki kwantowej.

Podstawowymi obiektami w informatyce kwantowej sakubity (ang. qubits) i rejestry kwantowe (ang. quantumregisters).

|ψ〉 = α|0〉 + β|1〉

gdzie α, β ∈ C, |α|2 + |β|2 = 1

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Informatyka kwantowa

Informatyka kwantowa - dziedzina zajmujaca siewykorzystaniem mozliwosci obliczeniowych układów,podlegajacych prawom mechaniki kwantowej.Podstawowymi obiektami w informatyce kwantowej sakubity (ang. qubits) i rejestry kwantowe (ang. quantumregisters).

|ψ〉 = α|0〉 + β|1〉

gdzie α, β ∈ C, |α|2 + |β|2 = 1

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Informatyka kwantowa

Informatyka kwantowa - dziedzina zajmujaca siewykorzystaniem mozliwosci obliczeniowych układów,podlegajacych prawom mechaniki kwantowej.Podstawowymi obiektami w informatyce kwantowej sakubity (ang. qubits) i rejestry kwantowe (ang. quantumregisters).

|ψ〉 = α|0〉 + β|1〉

gdzie α, β ∈ C, |α|2 + |β|2 = 1

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Zainteresowania Sekcji Informatyki Kwantowej

Zainteresowania naukowe Sekcji:1 Algorytmika kwantowa2 Symulacja obliczen kwantowych3 Informatyka kwantowa + sztuczna inteligencja

1 Metody sztucznej inteligencji w projektowaniuelementów algorytmów kwantowych

2 Metody sztucznej inteligencji czerpiace z mozliwosciinformatyki kwantowej

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Zainteresowania Sekcji Informatyki Kwantowej

Zainteresowania naukowe Sekcji:1 Algorytmika kwantowa2 Symulacja obliczen kwantowych3 Informatyka kwantowa + sztuczna inteligencja

1 Metody sztucznej inteligencji w projektowaniuelementów algorytmów kwantowych

2 Metody sztucznej inteligencji czerpiace z mozliwosciinformatyki kwantowej

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Zainteresowania Sekcji Informatyki Kwantowej

Zainteresowania naukowe Sekcji:1 Algorytmika kwantowa2 Symulacja obliczen kwantowych3 Informatyka kwantowa + sztuczna inteligencja

1 Metody sztucznej inteligencji w projektowaniuelementów algorytmów kwantowych

2 Metody sztucznej inteligencji czerpiace z mozliwosciinformatyki kwantowej

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Zainteresowania Sekcji Informatyki Kwantowej

Zainteresowania naukowe Sekcji:1 Algorytmika kwantowa2 Symulacja obliczen kwantowych3 Informatyka kwantowa + sztuczna inteligencja

1 Metody sztucznej inteligencji w projektowaniuelementów algorytmów kwantowych

2 Metody sztucznej inteligencji czerpiace z mozliwosciinformatyki kwantowej

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Algorytmy kwantowe

Jak dotad odkryto jedynie kilka przydatnych algorytmówkwantowych:

1 Algorytm Grovera2 Algorytm Shora3 Algorytm Deutscha-Jozsy4 Algorytm Simona5 Algorytm Bernsteina-Vaziraniego

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Algorytmy kwantowe

Jak dotad odkryto jedynie kilka przydatnych algorytmówkwantowych:

1 Algorytm Grovera O(√

N)

2 Algorytm Shora3 Algorytm Deutscha-Jozsy4 Algorytm Simona5 Algorytm Bernsteina-Vaziraniego

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Algorytmy kwantowe

Jak dotad odkryto jedynie kilka przydatnych algorytmówkwantowych:

1 Algorytm Grovera2 Algorytm Shora O(log3N)

3 Algorytm Deutscha-Jozsy4 Algorytm Simona5 Algorytm Bernsteina-Vaziraniego

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Algorytmy kwantowe

Jak dotad odkryto jedynie kilka przydatnych algorytmówkwantowych:

1 Algorytm Grovera2 Algorytm Shora3 Algorytm Deutscha-Jozsy4 Algorytm Simona5 Algorytm Bernsteina-Vaziraniego

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Algorytmy kwantowe

Jak dotad odkryto jedynie kilka przydatnych algorytmówkwantowych:

1 Algorytm Grovera2 Algorytm Shora3 Algorytm Deutscha-Jozsy4 Algorytm Simona5 Algorytm Bernsteina-Vaziraniego

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Algorytmy kwantowe

Jak dotad odkryto jedynie kilka przydatnych algorytmówkwantowych:

1 Algorytm Grovera2 Algorytm Shora3 Algorytm Deutscha-Jozsy4 Algorytm Simona5 Algorytm Bernsteina-Vaziraniego

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Symulacja obliczen kwantowych

Mozliwosc symulacji obliczen kwantowych:1 Srodowiska numeryczne ogólnego przeznaczenia:

Matlab, Scilab, Octave, Mathematica, NumPy2 Jezyki i biblioteki specjalizowane:

QCL, libquantum, qGCL, Q, ...

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Symulacja obliczen kwantowych

Mozliwosc symulacji obliczen kwantowych:1 Srodowiska numeryczne ogólnego przeznaczenia:

Matlab, Scilab, Octave, Mathematica, NumPy2 Jezyki i biblioteki specjalizowane:

QCL, libquantum, qGCL, Q, ...

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Symulacja obliczen kwantowych

Mozliwosc symulacji obliczen kwantowych:1 Srodowiska numeryczne ogólnego przeznaczenia:

Matlab, Scilab, Octave, Mathematica, NumPy2 Jezyki i biblioteki specjalizowane:

QCL, libquantum, qGCL, Q, ...

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Algorytmika kwantowa

Trudnosci w tworzeniu algorytmów kwantowych1 Słaba analogia do algorytmów klasycznych2 Sa to algorytmy probabilistyczne3 Wykorzystuja nieintuicyjne własnosci mechaniki

kwantowej:superpozycja, interferencja amplitud prawdopodobienstwa,splatanie, kwantowy paralelizm

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Algorytmika kwantowa

Trudnosci w tworzeniu algorytmów kwantowych1 Słaba analogia do algorytmów klasycznych2 Sa to algorytmy probabilistyczne3 Wykorzystuja nieintuicyjne własnosci mechaniki

kwantowej:superpozycja, interferencja amplitud prawdopodobienstwa,splatanie, kwantowy paralelizm

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Algorytmika kwantowa

Trudnosci w tworzeniu algorytmów kwantowych1 Słaba analogia do algorytmów klasycznych2 Sa to algorytmy probabilistyczne3 Wykorzystuja nieintuicyjne własnosci mechaniki

kwantowej:superpozycja, interferencja amplitud prawdopodobienstwa,splatanie, kwantowy paralelizm

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Algorytmika kwantowa

Trudnosci w tworzeniu algorytmów kwantowych1 Słaba analogia do algorytmów klasycznych2 Sa to algorytmy probabilistyczne3 Wykorzystuja nieintuicyjne własnosci mechaniki

kwantowej:superpozycja, interferencja amplitud prawdopodobienstwa,splatanie, kwantowy paralelizm

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Algorytmika kwantowa

Trudnosci w tworzeniu algorytmów kwantowych1 Słaba analogia do algorytmów klasycznych2 Sa to algorytmy probabilistyczne3 Wykorzystuja nieintuicyjne własnosci mechaniki

kwantowej:superpozycja, interferencja amplitud prawdopodobienstwa,splatanie, kwantowy paralelizm

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Algorytmika kwantowa

Trudnosci w tworzeniu algorytmów kwantowych1 Słaba analogia do algorytmów klasycznych2 Sa to algorytmy probabilistyczne3 Wykorzystuja nieintuicyjne własnosci mechaniki

kwantowej:superpozycja, interferencja amplitud prawdopodobienstwa,splatanie, kwantowy paralelizm

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Algorytmika kwantowa

Trudnosci w tworzeniu algorytmów kwantowych1 Słaba analogia do algorytmów klasycznych2 Sa to algorytmy probabilistyczne3 Wykorzystuja nieintuicyjne własnosci mechaniki

kwantowej:superpozycja, interferencja amplitud prawdopodobienstwa,splatanie, kwantowy paralelizm

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Układ kwantowych bramek logicznych

Jednym z formalnych modeli obliczen kwantowych sakwantowe bramki logiczne.

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Układ kwantowych bramek logicznych

Jednym z formalnych modeli obliczen kwantowych sakwantowe bramki logiczne.

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Układ kwantowych bramek logicznych

Jednym z formalnych modeli obliczen kwantowych sakwantowe bramki logiczne.

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Komputer kwantowy

Istnieje obecnie wiele sciezek, dajacych nadzieje nazbudowanie skalowalnego komputera kwantowego.

Niezbedne sa układy pozwalajace utrzymywac „delikatny” stankoherencji kwantowej.

Magnetyczny rezonans jadrowy (NMR)Stany energetyczne elektronów na powłokachelektronowychPolaryzacja swiatłaKropki kwantowePułapki jonowe...

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Komputer kwantowy

Istnieje obecnie wiele sciezek, dajacych nadzieje nazbudowanie skalowalnego komputera kwantowego.

Niezbedne sa układy pozwalajace utrzymywac „delikatny” stankoherencji kwantowej.

Magnetyczny rezonans jadrowy (NMR)Stany energetyczne elektronów na powłokachelektronowychPolaryzacja swiatłaKropki kwantowePułapki jonowe...

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Komputer kwantowy

Istnieje obecnie wiele sciezek, dajacych nadzieje nazbudowanie skalowalnego komputera kwantowego.Niezbedne sa układy pozwalajace utrzymywac „delikatny” stankoherencji kwantowej.

Magnetyczny rezonans jadrowy (NMR)Stany energetyczne elektronów na powłokachelektronowychPolaryzacja swiatłaKropki kwantowePułapki jonowe...

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Komputer kwantowy

Istnieje obecnie wiele sciezek, dajacych nadzieje nazbudowanie skalowalnego komputera kwantowego.Niezbedne sa układy pozwalajace utrzymywac „delikatny” stankoherencji kwantowej.

Magnetyczny rezonans jadrowy (NMR)

Stany energetyczne elektronów na powłokachelektronowychPolaryzacja swiatłaKropki kwantowePułapki jonowe...

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Komputer kwantowy

Istnieje obecnie wiele sciezek, dajacych nadzieje nazbudowanie skalowalnego komputera kwantowego.Niezbedne sa układy pozwalajace utrzymywac „delikatny” stankoherencji kwantowej.

Magnetyczny rezonans jadrowy (NMR)Stany energetyczne elektronów na powłokachelektronowych

Polaryzacja swiatłaKropki kwantowePułapki jonowe...

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Komputer kwantowy

Istnieje obecnie wiele sciezek, dajacych nadzieje nazbudowanie skalowalnego komputera kwantowego.Niezbedne sa układy pozwalajace utrzymywac „delikatny” stankoherencji kwantowej.

Magnetyczny rezonans jadrowy (NMR)Stany energetyczne elektronów na powłokachelektronowychPolaryzacja swiatła

Kropki kwantowePułapki jonowe...

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Komputer kwantowy

Istnieje obecnie wiele sciezek, dajacych nadzieje nazbudowanie skalowalnego komputera kwantowego.Niezbedne sa układy pozwalajace utrzymywac „delikatny” stankoherencji kwantowej.

Magnetyczny rezonans jadrowy (NMR)Stany energetyczne elektronów na powłokachelektronowychPolaryzacja swiatłaKropki kwantowe

Pułapki jonowe...

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Komputer kwantowy

Istnieje obecnie wiele sciezek, dajacych nadzieje nazbudowanie skalowalnego komputera kwantowego.Niezbedne sa układy pozwalajace utrzymywac „delikatny” stankoherencji kwantowej.

Magnetyczny rezonans jadrowy (NMR)Stany energetyczne elektronów na powłokachelektronowychPolaryzacja swiatłaKropki kwantowePułapki jonowe

...

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Komputer kwantowy

Istnieje obecnie wiele sciezek, dajacych nadzieje nazbudowanie skalowalnego komputera kwantowego.Niezbedne sa układy pozwalajace utrzymywac „delikatny” stankoherencji kwantowej.

Magnetyczny rezonans jadrowy (NMR)Stany energetyczne elektronów na powłokachelektronowychPolaryzacja swiatłaKropki kwantowePułapki jonowe...

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Komputer kwantowy

Istnieje obecnie wiele sciezek, dajacych nadzieje nazbudowanie skalowalnego komputera kwantowego.Niezbedne sa układy pozwalajace utrzymywac „delikatny” stankoherencji kwantowej.

Magnetyczny rezonans jadrowy (NMR)Stany energetyczne elektronów na powłokachelektronowychPolaryzacja swiatłaKropki kwantowePułapki jonowe...

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Magnetyczny rezonans jadrowy

Spektrometr NMR Brüker 600MHz:

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Magnetyczny rezonans jadrowy

Spektrometr NMR Brüker 600MHz:

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Magnetyczny rezonans jadrowy

IBM’s Almaden Research Center, 2001NMR, algorytm Shora: 7-kubitowy rejestr kwantowy

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa

XV Konferencja SIS Sekcja Informatyki Kwantowej - prezentacja

Koniec

Dziekuje.

Robert Nowotniak Informatyka Kwantowa