Collaborative Project Sadarbbas projekts Kvantu datorzintne Quantum Computer

Collaborative Project Sadarbības projekts “Kvantu datorzinātne” “Quantum Computer Science” 7. Ietvara programma, IKT aktivitāte FP 7 -ICT FET Open Uzsākts 01. 09. 2010. Ilgums: 36 mēneši Dalībnieki: 8 partneri / 7 valstis Koordinātors: Latvijas Universitāte Starting date: 01. 09. 2010. Duration: 36 month Participants: 8 partners / 7 countries Coordinator: University of Latvia Projekta dalībnieki Bristoles Universitāte Kembridžas Universitāte Parīzes Dienvidu Universitāte XI Amsterdamas matemātikas un informātikas centrs Algoritmi kvantu datoriem Telavivas Universitāte projekta koordinātors Madrides fotonikas institūts Projekta galvenās sadaļas Datorzinātnes skatījums uz kvantu komunikācijām Uz kvantu klejošanu balstītie algoritmi Kvantu spēles un. . . Jaunas idejas kvantu algoritmiem interaktīvās pierādījumu sistēmas Kvantu algoritmu struktūra Briseles Brīvā Universitāte Rīki kvantu un klasiskai datorzinātnei Kvantu nejaušība un pseidonejaušība Kvantu rīki klasiskai datorzinātnei komunikācijas sarežģītība Kriptogrāfiskie pielietojumi Projekta konteksts Kvantu skaitļošana Klasiskā skaitļošana balstās tikai uz klasiskās fizikas likumiem. Kvantu skaitļošana izmanto arī kvantu fizikas parādības, tādas, kā superpozīcija un sapinums. Klasiskais bits: tikai divi stāvokļi: 0 un 1 Kvantu bits (kubits): Stāvoklis tiek uzdots kā patvaļīgs punkts uz sfēras virsmas Kvantu datori, kas izmantos kvantu fizikas parādības skaitļošanas vajadzībām, varēs atrisināt daudz sarežģītākus skaitļošanas uzdevumus nekā klasiski skaitļotāji. Kvantu komunikācijas Kvantu spēļu teorija ir klasiskās spēļu teorijas paplašinājums kvantu skaitļošanas modelī. Svarīgākās atšķirības no klasiskās spēļu teorijas ir: 1. Izmantoto stāvokļu superpozīciju, 2. Kvantu sapinums starp stāvokļiem, 3. Iespēja izmantot stratēģiju superpozīciju, lai mainītu stāvokļus. Izmanto, kā rīku dažādu kvantu efektu pētīšanā. Datorzinātnes pieeja kvantu un klasiskās pasaules atšķirību demonstrēšanai un pētīšanai. Kvantu kriptogrāfija apraksta kvantu mehānikas efektu izmantošanu kriptogrāfijas uzdevumu veikšanai vai kriptogrāfijas sistēmu uzlaušanai. Arī klasiskā kriptogrāfija, kas tiek izmantota, lai aizsargātos pret kvantu uzbrucējiem tiek saukta par kvantu kriptogrāfiju. Uzdevumi varētu būt tik sarežģīti, ka bez kvantu datoriem tos nevarētu atrisināt tuvāko tūkstošu gadu laikā, pat izmantojot visu pasaulē esošo datoru skaitļošanas jaudas. Diraka notācija – viena no kvantu stāvokļu pieraksta formām Tekošie sasniegumi pasaulē Realizēti daži kvantu datoru prototipi. Šie prototipi pēc skaitļošanas jaudas nopietni atpaliek no mūsdienu datoriem (atmiņa – tikai 14 kubiti), tiek strādāts pie kvantu datoru realizācijas, kas būtu viegli mērogojamas. Kvantu komunikācijas fizisko realizāciju jomā progress ir milzīgs. Komerciāli pieejamas ierīces, kas ļauj droši pārraidīt datus, izmantojot kvantu kriptogrāfiju datu šifrēšanai. Eksistē vairāki perspektīvi algoritmi kvantu datoriem: Grovera algoritms vai meklēšana ar kvantu klejošanu Loģiskās formulas rēķinošs algoritms Šora algoritms – skaitļa sadalīšanai pirmreizinātājos Lineāro vienādojumu sistēmu risinošs algoritms Kvantu kriptogrāfijas zināmākie pielietojumi: kvantu komunikācijas izmantošana drošai atslēgas nodošanai (quantum key distribution); kvantu datoru izmantošana, lai uzlauztu publiskās atslēgas šifrus (RSA u. c. ). Projekta sagaidāmie rezultāti 1. Izstrādātas jaunas skaitļošanas metodes (algoritmi), ko varēs izmantot uz kvantu datora. 2. Integrētas fizikas un datorzinātnes metodes problēmu par kvantu komunikāciju analīzei. 3. Izstrādātas jaunas metodes kvantu kriptogrāfijai, kas ļaus veikt drošu šifrēšanu, izmantojot ierīces, kas var būt nedrošas. 4. Izstrādāta matemātisko metožu pakete, kas būs lietderīga pētījumiem gan par kvantu, gan par klasisko skaitļošanu.