Download miễn phí Đề tài Toán lượng tử và vấn đề mô phỏng trên máy tính truyền thống
Mục lục


Tóm tắt công trình 1
Mục lục 2
Chương 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) 8
Chương 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 18
Chương 3. Ngôn ngữ QuML và kiến trúc hệ thống Visual Quantum Studio (VQS) 20
3.1. Kiến trúc hệ thống Visual Quantum Studio 20
3.2. Hệ thống giao diện đồ họa 20
3.3. Ngôn ngữ mô tả mạch lượng tử QuML (Quantum Marked up Language) 21
3.4. Máy ảo thực hịên tính toán lượng tử bởi SQL Server 27
Kết luận chung 28
Tài liệu tham khảo 29
Phụ lục. GIỚI THIỆU CHƯƠNG TRÌNH 30

http://s1.luanvan.co/qYjQuXJz1boKCeiU9qAb3in9SJBEGxos/swf/2013/06/25/de_tai_toan_luong_tu_va_van_de_mo_phong_tren_may_t.n6pmMW8AOv.swf luanvanco /luan-van/de-tai-ung-dung-tren-liketly-31800/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

ghiÖm thµnh c«ng viÖc chÕ t¹o m¸y tÝnh l­îng tö 7-qubit, ®iÒu ®ã chØ ra r»ng, viÖc chÕ t¹o nh÷ng chiÕc m¸y tÝnh l­îng tö c«ng nghiÖp chØ cßn lµ vÊn ®Ò thêi gian.
§èi víi n­íc ta, ®øng tr­íc mét lÜnh vùc ®Çy tiÒm n¨ng nh­ng còng ®Çy th¸ch thøc nµy, c©u hái ®Æt ra lµ: chóng ta ph¶i lµm g× ®Ó b¾t kÞp víi sù ph¸t triÓn cña thÕ giíi? Râ rµng chóng ta kh«ng thÓ chê cho ®Õn khi m¸y tÝnh l­îng tö c«ng nghiÖp ra ®êi bëi ®iÒu g× sÏ x¶y ra khi nh÷ng hÖ thèng b¶o mËt cña quèc gia bÞ ph¸? ChÝnh v× vËy viÖc ®Çu t­ nh©n lùc vµ tiÒn cña vµo nghiªn cøu m¸y tÝnh l­îng tö lµ kh«ng thÓ tr¸nh khái, vµ c«ng viÖc nµy diÔn ra cµng sím cµng tèt. Tuy nhiªn viÖc ®Çu t­ cho mét dù ¸n nghiªn cøu chÕ t¹o m¸y tÝnh l­îng lµ kh«ng thùc tÕ trong hoµn c¶nh n­íc ta bëi nã ®ßi hái rÊt nhiÒu tiÒn cña, h¬n n÷a nÒn c«ng nghÖ vµ vËt lý cña n­íc ta cßn nhiÒu h¹n chÕ. Do ®ã h­íng nghiªn cøu chiÕn l­îc víi n­íc ta sÏ lµ tËp trung nghiªn cøu c¸c thuËt to¸n l­îng tö vµ c¸c m« h×nh tÝnh to¸n l­îng tö. §Ó thùc hiÖn ®­îc ®iÒu ®ã, viÖc x©y dùng mét ch­¬ng tr×nh m« pháng tÝnh to¸n l­îng tö trªn hÖ m¸y tÝnh truyÒn thèng nh­ lµ mét bé c«ng cô trî gióp viÖc nghiªn cøu c¸c thuËt to¸n l­îng tö lµ ®iÒu thiÕt yÕu. Víi thùc tÕ ®ã, nhãm chóng t«i ®Ò xuÊt x©y dùng mét bé c«ng cô m« pháng lµm h¹t nh©n cho viÖc h×nh thµnh mét labo nghiªn cøu vÒ m¸y tÝnh l­îng tö ë ViÖt Nam theo mét tiÕp cËn hoµn toµn míi.
H­íng gi¶i quyÕt
HiÖn nay trªn thÕ giíi xuÊt hiÖn rÊt nhiÒu ch­¬ng tr×nh m« pháng tÝnh to¸n l­îng tö nh­: labo cña Kieu Tien Dung( Centre for atom optics and ultrafast spectroscopy, Swinburne University of Technology, Howthorn 3122, Australia), Gregory David Baker( Computer science at Macquaie University) víi h­íng tiÕp cËn dïng lËp tr×nh thñ tôc, Bernhard Oemer( Department of Theoretical Physics Technical University of Vienna) víi h­íng tiÕp cËn dïng C/C++, ch­¬ng tr×nh jaQuzzi( www.physics.bufalo.edu/~phygons/jaQuzzi) víi h­íng tiÕp cËn dïng Java,…
Trong nghiªn cøu m« pháng tÝnh to¸n l­îng tö cã hai xu h­íng chÝnh: thø nhÊt lµ viÕt c¸c ch­¬ng tr×nh m« pháng cho tõng thuËt to¸n cô thÓ, thø hai lµ nghiªn cøu x©y dùng mét bé c«ng cô cho phÐp thùc thi mét m¹ch bÊt kú. Râ rµng h­íng thø nhÊt khã cã thÓ ph¸t triÓn ®­îc víi qui m« lín vµ tù ®éng. Theo h­íng thø hai, mÆc dÇu cã kh¶ n¨ng ph¸t triÓn thµnh mét bé c«ng cô m¹nh nh­ng cÇn ph¶i gi¶i quyÕt mét sè vÊn ®Ò ®Æt ra mµ nh÷ng ch­¬ng tr×nh hiÖn nay trªn thÕ giíi ch­a gi¶i quyÕt ®­îc, ®ã lµ vÊn ®Ò bïng næ d÷ liÖu theo hµm luü thõa víi sè qubit ®Çu vµo - mét b¶n chÊt cña m« h×nh tÝnh to¸n l­îng tö, kÌm theo ®ã lµ vÊn ®Ò kiÓm so¸t vµ xö lý d÷ liÖu. Víi C/C++, chóng ta sÏ mÊt nhiÒu c«ng søc vµo vÊn ®Ò tæ chøc l­u tr÷ d÷ liÖu lín vµ x©y dùng mét bé c«ng cô víi giao diÖn th©n thiÖn hç trî ng­êi dïng v× ng«n ng÷ kh«ng hç trî nhiÒu module ®å ho¹. Víi Java, chóng ta kh«ng thÓ tèi ­u ®­îc vÒ mÆt tèc ®é, ®Æc biÖt lµ khi ph¶i xö lý víi d÷ liÖu lín. Víi mét sè ch­¬ng tr×nh dïng Mathemetica hay Mathlab, viÖc kiÓm so¸t d÷ liÖu lµ kh«ng chñ ®éng v× nã phô thuéc vµo c¸c nhµ thiÕt kÕ Mathemetica, Mathlab vµ ch­a cã t­¬ng t¸c trî gióp thiÕt kÕ ë møc giao diÖn ®¬n gi¶n.
§øng tr­íc thùc tÕ ®ã, trong thêi gian ®Çu nghiªn cøu, c©u hái lín nhÊt mµ nhãm cÇn tr¶ lêi ®­îc lµ: lùa chän h­íng tiÕp cËn nµo cho phï hîp, kh¾c phôc ®­îc nh÷ng h¹n chÕ cña c¸c ch­¬ng tr×nh ®· cã ®ång thêi h­íng ®Õn môc tiªu ph¸t triÓn dµi l©u cïng sù ph¸t triÓn cña m¸y tÝnh l­îng tö?
XuÊt ph¸t tõ thuËt to¸n cña Deutsch-Jozsa, ®Æc biÖt lµ sau thuËt to¸n næi tiÕng cña Peter Shor [13] n¨m 1994, lý thuyÕt vÒ thuËt to¸n l­îng tö ph¸t triÓn ngµy cµng s©u vµ réng, c¸c h­íng nghiªn cøu míi liªn tôc xuÊt hiÖn. Ban ®Çu lµ m« h×nh tÝnh to¸n l­îng tö dùa trªn c¸c cæng vµ m¹ch l­îng tö, sau ®ã xuÊt hiÖn c¸c m« h×nh tÝnh to¸n l­îng tö míi nh­: Adiabetic Evolution, Quantum Radom Walks, h­íng cña Kieu Tien Dung nghiªn cøu m« h×nh trªn kh«ng gian Hilbert v« h¹n chiÒu và ph¸t triÓn c¸c ch­¬ng tr×nh m« pháng trªn m¸y tÝnh truyÒn thèng. Tuy nhiªn m« h×nh tÝnh to¸n l­îng tö trªn c¸c cæng vµ m¹ch l­îng tö vÉn lµ m« h×nh tæng qu¸t ®­îc nghiªn cøu nhiÒu nhÊt vµ gÇn víi h­íng thiÕt kÕ m¸y tÝnh l­îng tö. ChÝnh v× vËy, lùa chän ®Çu tiªn cña nhãm lµ thùc hiÖn m« pháng tÝnh to¸n l­îng tö trªn c¸c cæng vµ m¹ch l­îng tö m« pháng cho phÐp ng­êi dïng dÔ dµng thiÕt kÕ mét m¹ch l­îng tö bÊt k× mét c¸ch trùc quan dùa trªn m¸y tÝnh truyÒn thèng. VÒ t­¬ng lai l©u dµi, ch­¬ng tr×nh sÏ ph¸t triÓn më réng cho c¸c tiÕp cËn tæng qu¸t.
§Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò t¨ng d÷ liÖu theo hµm luü thõa víi sè qubit ®Çu vµo, nhãm ®Ò xuÊt gi¶i ph¸p tÝnh to¸n b»ng SQL trªn c¸c hÖ qu¶n trÞ c¬ së d÷ liÖu (tËp trung hoÆc ph©n t¸n). ë c«ng tr×nh nµy chóng t«i lùa chän SQL Server v× nã phï hîp víi mét labo nghiªn cøu vÒ tÝnh to¸n l­îng tö ë quy m« trung b×nh. Khi cã nhu cÇu më réng quy m« tÝnh to¸n ch­¬ng tr×nh cã thÓ dÔ dµng chuyÓn ®æi sang sö dông c¸c hÖ qu¶n trÞ d÷ liÖu kh¸c nh­ Oracle…. §©y lµ mét gi¶i ph¸p hoµn toµn míi, lÝ do cña sù lùa chän nµy lµ:
+ ThuËn tiÖn cho viÖc l­u tr÷ vµ qu¶n lý d÷ liÖu t¨ng theo hµm luü thõa víi sè qubit bëi viÖc l­u tr÷ b»ng c¬ së d÷ liÖu ®· ®­îc c¸c h·ng phÇn mÒm lín trªn thÕ giíi tèi ­u.
+ T¹o kh¶ n¨ng ¸p dông tÝnh to¸n song song cæ ®iÓn vµo m« pháng nguyªn lý song song l­îng tö, bëi viÖc thùc hiÖn tÝnh to¸n trªn m«i tr­êng song song lµ rÊt phï hîp khi dïng c¬ së d÷ liÖu.
+ Gi¶m thiÓu cho ng­êi lËp tr×nh khái vÊn ®Ò qu¶n lý vµ kiÓm so¸t d÷ liÖu.
Cïng víi gi¶i ph¸p trªn lµ mét ch­¬ng tr×nh ®­îc x©y dùng dùa vµo c¸c c«ng nghÖ hiÖn ®¹i víi kiÕn tróc 3 tÇng:
+ HÖ thèng giao diÖn ®å ho¹ th©n thiÖn hç trî tèi ®a viÖc thiÕt kÕ m¹ch l­îng tö b»ng c¸c thao t¸c kÐo, th¶ quen thuéc. Nhê ®ã cã thÓ kiÓm chøng vµ ph¸t kiÕn c¸c thuËt to¸n l­îng tö trong mét thêi gian kØ lôc nhê ph­¬ng ph¸p giao diÖn ®å ho¹ kÐo th¶ t­¬ng tù nh­ c¸c ch­¬ng tr×nh hç trî thiÕt kÕ m¹ch ®iÖn tö cæ ®iÓn nh­ Circuit Maker, Work Bend..., thay cho ph­¬ng ph¸p tiÕp cËn truyÒn thèng cho tíi nay lµ mçi lÇn muèn thö nghiÖm mét thuËt to¸n m« pháng, ng­êi ta ph¶i viÕt l¹i ch­¬ng tr×nh tõ ®Çu.
+ Hç trî cho viÖc hiÓu vµ thùc thi cÇn cã mét ng«n ng÷ trung gian. ë ®©y chóng t«i x©y dùng míi mét ng«n ng÷ m« t¶ m¹ch, ®Æt tªn lµ QuML, ®Æc t¶ toµn bé cÊu tróc m¹ch l­îng tö ®­îc thÓ hiÖn trªn tÇng giao diÖn, mäi sù thay ®æi trªn m¹ch hiÓn thÞ ®Òu kÌm theo sù thay ®æi trong kÞch b¶n t¹o bëi QuML.
+ Mäi thao t¸c kÐo th¶ tõ tÇng giao diÖn th«ng qua ng«n ng÷ trung gian ®­îc truyÒn ®¹t tíi tÇng thùc thi. TÇng ch¹y: thùc thi c¸c c©u lÖnh truy vÊn SQL ®Ó m« pháng c¸c to¸n tö l­îng tö c¬ b¶n, trªn m«i tr­êng SQL Server th«ng qua sù giao tiÕp víi kÞch b¶n cã trong tÇng QuML.
Nhê kiÕn tróc 3 tÇng, ch­¬ng tr×nh cã thÓ ph¸t triÓn ®­îc víi qui m« rÊt lín, sö dông tæng hîp nh÷ng c«ng nghÖ hiÖn ®¹i nhÊt nh­: C#, XML, tÝnh to¸n khoa häc b»ng ph­¬ng ph¸p truy vÊn SQL cïng nh÷ng thuËt to¸n míi h÷u hiÖu. Do nhu cÇu vµ ®Æc ®iÓm cña nhãm nghiªn cøu nªn ch­¬ng tr×nh nµy thùc hiÖn m« pháng tÝnh to¸n trªn m«i tr­êng cô thÓ lµ SQL Server.
Víi h­íng tiÕp cËn trªn, chóng t«i ®· thùc hiÖn ®­îc c¸c c«ng viÖc sau:
+ TiÕp cËn ®­îc c¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n cña tÝnh to¸n l­îng tö vµ mét sè thuËt to¸n quan träng nh­: Deutsch-Josza, Peter Shor, Grover,….
+ Cô thÓ ho¸ c¸c kiÕn thøc thu ®­îc, tõng b­íc thiÕt kÕ, hoµn thiÖn ch­¬ng tr×nh. §Õn nay, nhãm ®· x©y dùng thµnh c«ng phiªn b¶n ®Çu tiªn m« pháng tÝnh to¸n víi c¸c cæng c¬ b¶n b»ng c¸c thao t¸c kÐo, th¶ quen thuéc víi nh÷ng ng­...

---