1 / 63

Quantum Computing

Quantum Computing. 國立暨南國際大學 周耀新. 國立暨南國際大 學. 1. 對量子的印 象. 2. 對量子的印象. 差 999,000. 2. 傳統電腦的極限. 越來越熱 排線製成越細， 越 容易互相干擾 量子 效應 ( 糾纏、量子穿隧效應 ). 被製作成掃描隧道 顯微鏡 可以放大 至原子等級 並且可以控制原子的排列方式. 3. 為什麼一定要量子電腦 ?. 量子電腦. 光學 電腦. 生物電腦. 4. 光學 電腦. 光子取代電子，進行數字運算、 邏輯操作 、資訊儲存及 處理 運算 速度可以比目前最快的電腦快 上 1000 倍

damali
Télécharger la présentation

Quantum Computing

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Quantum Computing 國立暨南國際大學 周耀新

  2. 國立暨南國際大學 1

  3. 對量子的印象 2

  4. 對量子的印象 差999,000 2

  5. 傳統電腦的極限 • 越來越熱 • 排線製成越細，越容易互相干擾 • 量子效應(糾纏、量子穿隧效應) 被製作成掃描隧道顯微鏡 可以放大至原子等級 並且可以控制原子的排列方式 3

  6. 為什麼一定要量子電腦? 量子電腦 光學電腦 生物電腦 4

  7. 光學電腦 • 光子取代電子，進行數字運算、邏輯操作、資訊儲存及處理 • 運算速度可以比目前最快的電腦快上1000倍 • 透過雷射光源將電子的0與1訊號轉換成光子的0與1訊號，再加上一個光邏輯閘來做邏輯運算以及其他適合的光偵測器、光開關與光邏輯閘，構成完整的系統 • 人類目前最能掌控 5

  8. 生物電腦 • 生物晶片的密度是每立方公分1015~1016閘，甚至還可高到1018 • 可以模仿真正的生物體元件，製成三度空間元件，每平方公分的資訊處理量可高達1015位元（bits），比超大型積體電路的1012還大 • 發熱小，幾乎不耗用功率 • 沒有串訊（crosstalk）的干擾現象 • 各種生化感測元件可直接與生物電腦相連，免除介面瓶頸 6

  9. 量子的好處 • 自然的物理定律 數學難題 • 疊加、糾纏 糾纏 疊加 Einstein Einstein Bohr 7

  10. 粒子還是波－疊加(雙狹縫實驗) 8

  11. 量子電腦之平行處理能力 9

  12. 量子電腦的難處 量子邏輯閘 • 電腦組成要素 • 運算、儲存、容錯 • 量子邏輯閘 • 輸入輸出一一對應(可逆) • 不會消除資訊 • 不會產生額外耗能 • 不會產生額外熱量 10

  13. 量子電腦的難處 量子邏輯閘 • 電腦組成要素 • 運算、儲存、容錯 10

  14. 量子電腦的難處 量子邏輯閘 • 電腦組成要素 • 運算、儲存、容錯 10

  15. 量子電腦的難處 量子邏輯閘 • 電腦組成要素 • 運算、儲存、容錯 半加器 進位 10

  16. 量子電腦的難處 量子位元儲存 • 電腦組成要素 • 運算、儲存、容錯 10

  17. 量子電腦的難處 量子位元儲存 • 電腦組成要素 • 運算、儲存、容錯 • 優點 • 非常高密度儲存 • 非揮發性 • 隨開即用 • 可同時儲存與處理資料 • 速度更快，消耗更低 • 室溫運行 10 圖片擷取自2007年 11月 科學人

  18. 量子電腦的難處 量子位元容錯 • 電腦組成要素 • 運算、儲存、容錯 • 錯誤種類 • Bit flip • Phase flip • Bit and Phase flip 傳統只有這種錯誤 10

  19. 量子電腦的難處 量子位元容錯 • 電腦組成要素 • 運算、儲存、容錯 防止phase flip error • 錯誤種類 • Bit flip • Phase flip • Bit and Phase flip 傳統只有這種錯誤 防止bit flip error 10

  20. 量子的應用(1/3) • 密集傳輸(Dense Coding) 傳輸 1 qubit得到 2 bits古典訊息 • 瞬間傳輸(Teleportation) 將量子態瞬間傳遞到遠方 • 模糊傳輸(Oblivious Transfer) 傳輸時，只有一半的機率會收到 • 金鑰配置(Quantum Key Distribution) 配置一次性密碼表於通訊的雙方 • 量子啟發式禁忌搜尋法(Quantum inspired TabuSearch) 以量子的觀念來設計演化式演算法 11

  21. 量子的應用(2/3) • Grover的快速搜尋法(Grover’s algorithm) • 以的複雜度在未排序之資料庫搜尋 • Shor的質因數分解演算法(Shor’s algorithm) • 以的複雜度分解質因數 • 量子電路測試(Quantum Circuits Testing) • 利用量子疊加特性，一次測試電路輸入與輸出 • 通訊複雜度(Quantum Real-time Distributed System) • 以量子方式解決碰撞問題 11

  22. 量子的應用(3/3) • 量子直接傳輸(Quantum Secure Direct Communication) • 直接以量子通訊安全的傳遞訊息 • 量子秘密分享(Quantum Secret Sharing) • 以疊加以及糾纏特性分享祕密 11

  23. 量子的應用－密集傳輸 SpongeBob 更有效率 12

  24. 量子的應用－瞬間傳輸 13

  25. 量子的應用－瞬間傳輸 並未超光速傳輸 13

  26. 量子的應用－模糊傳輸 OT y x c x1 PR a b x0 xc m m 14

  27. 量子的應用－模糊傳輸 ① OT ② 14

  28. 量子的應用－模糊傳輸 範例：約會問題 我握有你們兩個的把柄了!! OT PR 14

  29. 量子的應用－模糊傳輸 線上交易 遠距簽約 信箱認證 遠距丟銅板 模糊 傳輸 15

  30. 量子的應用－金鑰配置(BB84) 明文 One Time Pad 一次性密碼表 金鑰 16

  31. 量子的應用－金鑰配置(BB84) Key：01 16

  32. 量子的應用－量子啟發式禁忌搜尋法 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 17 …

  33. 量子的應用－ Grover的快速搜尋法 Oracle Yes No 18

  34. 量子的應用－ Grover的快速搜尋法 + 18

  35. 量子的應用－ Grover的快速搜尋法 + 18

  36. 量子的應用－ Grover的快速搜尋法 + 18

  37. 量子的應用－ Grover的快速搜尋法 + 18

  38. 量子的應用－ Grover的快速搜尋法 － － 索引：101 18

  39. 量子的應用－ Grover的快速搜尋法 18

  40. 量子的應用－ Grover的快速搜尋法 18

  41. 量子的應用－ Grover的快速搜尋法 索引：10 18

  42. 量子的應用－Shor的質因數分解演算法 19

  43. 量子的應用－Shor的質因數分解演算法 19

  44. 量子的應用－Shor的質因數分解演算法 , 19

  45. 量子的應用－Shor的質因數分解演算法 , 19

  46. 量子的應用－Shor的質因數分解演算法 經過量子傅立葉轉換後更改狀態及振幅 QFT 19

  47. 量子的應用－量子電路測試 H H H H H H 20

  48. 量子的應用－通訊複雜度 21

  49. 量子的應用－通訊複雜度 我來 OK • 網路碰撞 • 排程處理 21

  50. 量子的應用－通訊複雜度 Pa Pb 50%+25% 50% 0 0 0 1 1 0 1 1 21

More Related