![Page 1: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/1.jpg)
Arvutiasjandus fuusiku mattalt
Mihkel Kree, Aigar Vaigu
26. mai 2009
![Page 2: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/2.jpg)
Positiivse tagasisidega susteem
arvutusjoudlus⇓
teadus- ja inseneriarvutused⇓
parem arusaamine loodusest; inspiratsioon; uued ideed⇓
uued tehnoloogiad⇓
veelgi rohkem arvutusvoimsust
![Page 3: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/3.jpg)
![Page 4: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/4.jpg)
![Page 5: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/6.jpg)
Informatsioon..
..on fuusikaline!
I silma jouavad valguslained
I korv tabab akustilisi ohuvonkeid
I kirjasona sailib tanu trukivarvi molekulide
Konkreetne informatsioonikandja on kokkuleppe kusimus
I mundiviskel kull voi kiri
I footoni (valguse) polarisatsioon
I tuuma spinn
I kristalli vonkeolekud
I uldisemalt: suvalised erisutvad (kvant)olekud
![Page 7: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/7.jpg)
Entroopia..
.. on informatsiooni kandevoime susteemis
Entroopia definitsioon: logaritm eristuvate olekute arvust
Naide: taringu entroopia
St = log2 6 ≈ 2.58 bitti
![Page 8: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/8.jpg)
Entroopia vs informatsioon
entroopia(voimalikud olekud)
mootmine99K
kustutamineL99
informatsioon(kindel olek,
kindel teadmine)
![Page 9: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/9.jpg)
CPU sagedus
protsessori laius L ≈ 1cm = 1 · 10−2m
elektrisignaali kiirus c = 3 · 108m/s
info liikumisele kulub aeg τ = L/c
arvutuste sagedus f = 1/τ = c/L = 3 · 1010Hz = 30GHz
![Page 10: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/10.jpg)
Heisenberg 1926
maarmatuse printsiip koordinaadi jaimpulsi (kiiruse) jaoks
∆x ·∆p & }
maaramatuse printsiip ergastuse aja jaenergia jaoks
∆t ·∆E & }
![Page 11: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/11.jpg)
Kvantmehaanika piir CPU sagedusele
hupoteetiline uhe-elektroniline seade (transistor)
elektroni ergastuse energia E = 1eV ≈ 1.6 · 10−19J
plancki konstant } ≈ 1.1 · 10−34J/s
operatsiooni minimaalne aeg (maaramatuse printsiibist) τ & }/E
arvutuste sagedus f = 1/τ . E/} ≈ 1 · 1015Hz = 1 · 106GHz
![Page 12: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/12.jpg)
Informatsiooni tihedus
Piirid seab uldrelatiivsusteeoria:
S <2π
}cER,
kus E on susteemi koguenergia ning R susteemi raadius.
Ainult mustad augud saavutavad nii suure tiheduse.
![Page 13: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/14.jpg)
Informatsiooni edastamine
informatsiooni tihedus ρ = S/V
informatsioonikandja liikumise kiirus v (fuusikaline piir c)
informatsiooni voog (bitte ajauhikus labi pinnauhiku): ρv
Kui kasutaksime valgust (wifi) 10cm× 10cm antennil voimsusega1W, oleks andmeedastusmahu ulempiir 1020bps.
![Page 15: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/15.jpg)
Kvantolekud ja kvantarvuti
mitme oleku superpositisoon (koik on voimalikud)
mootmisel valitakse uks valja (kes valib?)
N registriga kvantarvuti
I sisendiks koigi 2N oleku superpositsioon
I kvantarvutustes koik voimalused paralleelseltI valjundi mootmisel lainefunktsioonide kollaps
I loodus valib juhuslikult uhe sisendiI naeme ainult sellele sisendile vastavat valjundit
![Page 16: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/16.jpg)
Arvu 15 tegurdamine (Shori kvantalgoritm)
valime sisendiks mingi arvu astmed
sisend: 2i 2 4 8 16 25 26 27 28 29 210
valjund: 2i mod 15 2 4 8 1 2 3 4 8 1 2
jaakide rida perioodiline
periood annaks infot arvu 15 tegurite kohta (arvuteooria!)
signaali periood (sageduskomponendid) Fourier’ teisendusega(fuusikas ja signaalitootluses)
paralleelselt tootav kvantarvuti → periood → tegurid
![Page 17: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/17.jpg)
![Page 18: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/18.jpg)
![Page 19: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/19.jpg)
![Page 20: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/20.jpg)
![Page 21: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/22.jpg)
![Page 23: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/23.jpg)
![Page 24: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/24.jpg)
![Page 25: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/25.jpg)
![Page 26: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/26.jpg)
![Page 27: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/28.jpg)
![Page 29: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/29.jpg)
![Page 30: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/31.jpg)
![Page 32: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/33.jpg)
![Page 34: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/34.jpg)
![Page 35: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/35.jpg)
![Page 36: Arvutiasjandus fu usiku m attalt - Kursused...Kvantolekud ja kvantarvuti mitme oleku superpositisoon (k~oik on v~oimalikud) m~o~otmisel valitakse uks v alja (kes valib?) N registriga](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022070211/60fc47d8b57d2d7b814e18aa/html5/thumbnails/36.jpg)