目录:量子力学介绍。量子计算的各种物理实现。IBM Q.量子状态和QBIT。量子门,包括Hadamard,Pauli-Xyz,Toffoli,Fred- Kin。qiskit。量子算法,包括Grover,Shor和最近的量子算法。调查Qusist的量子硬件。
量子查询复杂性(有关经典调查,请参见[24])是对量子计算机需要对输入字符串X进行多少查询以学习X的各种属性的研究。关键在于,一个查询可以访问X个叠加状态的每个分支中的多个位。已有30多年了,这个主题一直是我们对量子计算机的功能和局限性所了解的核心来源。我认为,查询复杂性在整个量子计算理论中发挥了如此重要的作用有两个原因。首先,碰巧的是,大多数著名的量子算法包括Deutsch-Jozsa [26],Bernstein-Vazirani [21] [21],Simon [48],Shor [47]和Grover [47]和Grover [33] - 自然而然地进入了Shor's Algorith的Case Algorith的构造中,第二,查询复杂性不仅可以证明上限,而且还可以证明非平凡和信息性的下限 - 如1994年开创性的Bennett,Bernstein和Vazirani [20]所示,量子计算机需要ω(√
概述 量子世界与经典世界有着根本的不同,正如上述引文所表明的那样。一个重要的结果是,对于某些问题,如果信息按照量子规则而不是经典规则处理,计算可以更有效地完成。因此,量子计算的主题将引起物理专业和计算机科学专业以及其他学科学生的兴趣。本课程将涵盖必要的量子力学背景,包括一些本科物理课程中并不总是教授的方面,例如纠缠。学生将学习著名的量子算法,例如用于加密的 Shor 整数分解算法和用于搜索非结构化数据库的 Grover 算法。他们还将学习量子纠错,这乍一看似乎是不可能的,但实际上可以做到,并将量子计算领域从完全不可能通过实验实现的领域转变为虽然非常困难但在未来某个时候可能可行的领域。我们将研究的两个最重要的(也是最具挑战性的)主题是 Shor 算法和量子纠错。
量子计算机的概念可以追溯到 80 年代,当时 Richard Feynman 提出了量子计算机作为通用量子模拟器的想法。他的动机是模拟传统计算机中的量子系统的难度,这个问题的时间复杂度会随着变量的数量呈指数增长。90 年代末,Peter Shor 的工作证明了量子计算机可以显著提高处理能力。他的整数分解算法(称为 Shor 算法)揭示了如何在量子计算机的帮助下在多项式时间内解决传统计算机中指数时间的问题。Shor 算法推动了量子计算机的发展,并推动了后量子密码学的创建。由于 Shor 算法可以破解当今所有标准公钥密码算法,因此该研究领域旨在寻找抗量子替代方案。虽然这听起来令人担忧,但业界仍然缺乏强大的量子计算机来破解标准密码方案。此外,NIST 正在努力标准化新的抗量子非对称加密算法。量子计算机可以加速多个过程,包括但不限于优化、物流、机器学习和量子化学模拟。然而,我们正处于嘈杂的中型量子 (NISQ) 时代,量子计算机的量子比特很少,很容易受到噪声的影响,从而限制了量子执行的复杂性。尽管如此,我们比 20 年前的预期走得更远,甚至达到了量子优势的里程碑,量子计算机在某些任务上的表现优于传统计算机。在这种情况下,任务不是解决任何现实世界的问题。这只是专门为量子优势演示而设计的试验。然而,我们距离大规模容错量子计算机并不遥远,许多公司都在规划在本世纪末(直到 2030 年)之前交付它们。尽管我们尚未充分发挥量子计算的潜力,但量子工程师如今是一支需求量很大的劳动力队伍。我们预计这种需求在可预见的未来会增长。随着量子技术的发展,一个新的领域是量子开发人员,即利用量子计算机和编程量子应用程序来调整解决方案的专业人员。调整和开发量子算法并不是一个简单的过程。尽管如此,量子编程并不像人们想象的那么难。它很像经典编程。本教程将讨论量子计算的主要特征,演示如何在
这项工作为离散对数问题提供了Shor's算法的参考实现。将所需例程的三个不同版本用于模块化算术。由于当前的量子计算机仍然提供相对较少的量子位或Qubits,因此,对于计算,该工作的主要重点是实现的可能性,需要最少数量的Qubits。
• 根据 CALGreen 建筑标准规范,至少 65% 的无害建筑和拆除碎片必须回收或再利用。 • 您批准的废物管理计划必须保留在工地上,并在项目期间可供审查。 • 县工作人员可以进入工地检查建筑和拆除 (C&D) 碎片收集区。 • 混合碎片必须在萨克拉门托县认证的 C&D 分类设施回收,才能获得回收转移信用。 • 所有混合 C&D 必须由县特许废物运输商或产生材料的人运输。 • 不得焚烧或非法倾倒 C&D 碎片。 • 必须以防吹散或散落的方式容纳 C&D 碎片。 • 不得将 C&D 碎屑堆放在任何道路、公共或私人财产、河流、溪流或其他水道中。 • 必须在最终检查之前提交并获得批准废物日志和支持重量/体积票。所有废物运输活动都必须记录在废物日志中,包括任何自行将碎屑运出场外的分包商。 • 您必须在最终检查之日起一年内保留项目中的所有重量/体积票。县工作人员要求时必须提供重量/体积票。 • 不遵守这些条款和条件可能会导致您的许可证上出现“需要更正”通知、最终检查延迟、采取任何缓解措施或每吨 200 美元的罚款。
具体来说,加密系统引起了人们的关注,Shamir,Adleman(RSA),椭圆曲线密码学(ECC)和Diffie-Hellman键换交换最终将因能够运行Shor shor algorithm的量子计算机而损害其公共钥匙。此外,对称加密算法,具有128位密钥大小的高级加密标准(AES)很容易受到Grover的算法的影响,并且可以在量子计算的帮助下妥协。使用较长的关键长度可能会根据量子技术演变的步伐和成本来减轻一些风险。组件应在使用新批准的算法进行标准化,实施和测试替换产品后立即开始计划,以替换量子耐药产品,以替换量子抗性产品,这是完整的,与适用的规则和处理数据和系统安全性一致。组件将确定需要保护的数据及其与之相关的时间长度。组件将根据本声明中概述的以下路线图确定并提交现有的加密技术清单,并将过渡到首席信息官办公室(OCIO)的DHS办公室。
• 离散傅立叶变换是量子计算机可以比任何传统计算机快得多的计算示例: • 对于 n 个量子比特,我们需要 ~ n 2 个门操作,而传统的快速傅立叶变换需要 ~ n*2 n 个操作 • 1994 年,Peter Shor 证明可以通过这种方式对大素数乘积进行因式分解。 • 对 RSA 加密产生重大影响