Kvantové počítače

Autor: Martin Adámek

Obsah

– Historická cesta ke kvantovému počítači• Rozdělení podle generací

– 0.generace– 1. generace– 2. generace– 3 - 4. generace

– Základní principy kvantového počítače– Srovnání klasického a kvantového počítače– Využití kvantového počítače

Historická cesta ke kvantovému počítači

První prokázaný počítač - abakus

Další krok – logaritmické tabulky, logaritmické pravítko

– mechanické kalkulátory a staré pokladny

– dvojková soustava, děrné štítky

Rozdělení podle generacíRozdělení podle generací

Generace Rok Konfigurace Rychlost

(operací/s) Součástky

0. 1940Velký počet

skříníJednotky Relé

1. 1950 Desítky skříní 100 - 1000 Elektronky

2. 1958 do 10 skříní Tisíce Tranzistory

3. 1964 do 5 skříní Desetitisíce Integrované obvody

3.1/2 1972 1 skříň Statisíce

Integrované obvody (LSI)

4. 1981 1 skříň desítky milionůIntegrované obvody

(VLSI)

Základní principy kvantového počítače

Kvantové počítače pracují na principu kvantové mechaniky.

Každý člověk ví, že co se točí doleva, nemůže se točit doprava. To neplatí na atomární úrovni. Viz. obrázek:

Orientace nahoru,

otáčení proti směru ručičekReprezentuje

1

1 i 0nahoru i

dolů

Orientace dolů, otáčení

po směru ručiček

Reprezentuje 0

Způsoby realizace kvantového počítače

• Tři způsoby realizace– technologie „nukleární magnetické rezonance

“ • už fungující, perspektivní, pomalá dekoherence

– „dutinová QED“• NIST• fotony

– Iontová past• Juan Ignacio Cirac a Peter Zoller

Srovnání klasického a kvantového počítače

• Rozdíl ve způsobu zpracování dat

– mnoho operací zároveň – jen jedna

– tepelné ztráty• ukládání dat• Chlazení

Využití kvantového počítače

• Využití nynějších počítačů plus možnosti kvantových

• Generace opravdu náhodného čísla

• Špionáž, vojenské technologie atd.

Abakus

Kapesní logaritmické pravítko

Útržek z roličky děrné pásky

0. generace

• Zuse Z4– obrázek– zapomenut

• Mark 1– obrázek– atomová bomba

Mark 1

Základní hnací jednotkou byl elektromotor o výkonu 3,7 kW napojený na dlouhou hřídel, která zprostředkovala pohon jednotlivých částí počítače. Program nesla děrná páska, jejíchž 24 stop bylo rozděleno do tří skupin po osmi (2 adresy + kód operace).

Zuse Z4

Paměť počítače Z4Z4

1. generace

• 1. elektronkový počítač ENIAC– Pro chybějící obrázek přidán popis:

• R. 1944• 18 000 elektronek, 10 000 kondenzátorů,

1 300 relé• Chlazen dvěma leteckými motory• zabíral plochu asi 150m2 a vážil asi 40 tun

2. generace

• Tranzistor

• 1. programovací jazyky– COBOL, FORTRAN

3 - 4. generace

• těžko od sebe rozlišitelné

• velké množství tranzistorů – SSI - Small Scale Integration – MSI - Middle Scale Integration – LSI - Large Scale Integration – VLSI - Very Large Scale Integration (někdy

také XLSI - Xtra Large Scale Integration)

NMR

Iontová past