Holonomic Quantum Computing
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Author
Date
2002
Department
Major/Subject
Materiaalifysiikka
Mcode
Tfy-44
Degree programme
Language
en
Pages
57
Series
Abstract
Kvanttitietokoneista on muodostunut intensiivisen tutkimuksen kohde viimeisen vuosikymmenen aikana. Shorin kokonaislukujen tekijöihin jakoon tarkoitetun polynomisessa ajassa toimivan algoritmin keksimisestä 1995 lähtien eri alojen fyysikot ovat alkaneet pohtia kvanttitietokoneen rakentamisen mahdollisuutta. Käytännöllisen kvanttilaskennan vahvuus olisi tiettyjen eksponentiaalisesti vaikeiden ongelmien ratkaisu polynomisessa ajassa. Toimivan kvanttitietokoneen tulisi olla riittävän eristetty kvanttisysteemi, mutta sen kytkentää ympäristöön tulisi silti voida kontrolloida hallitusti. Toimivaa kvanttitietokonetta ei ole vielä rakennettu. Tässä diplomityössä tutkitaan ehdotusta niin kutsutusta holonomisesta kvanttilaskennasta. Holonomisessa kvanttilaskennassa kvanttisysteemin annetaan kehittyä adiabaattisesti samalla kun kontrolliparametreja säädetään siten, että parametriavaruuteen syntyy suljettuja polkuja. Jokainen polku vastaa loogista kvanttioperaatiota. Nämä operaatiot ovat luonteeltaan täysin geometrisia. Tämän vuoksi holonomisen kvanttilaskennan uskotaan sietävän hyvin ympäristön aiheuttamaa dekoherenssia. Tätä skenaariota tutkitaan sekä analyttisesti että numeerisesti käyttäen apuna realisaatiosta riippumatonta mallia. Sopivien polkujen löytämiseksi kehitetään menetelmä, jota testataan käyttäen Fortan 90 -ohjelmia. Tällä numeerisella menetelmällä ratkaistaan monidimensioinen optimointitehtävä, jossa optimoitava funktio on erittäin epätasainen. Lisäksi pohditaan holonomisen kvanttilaskennan kokeellista insinööritoteutusta käyttäen suprajohtavia nanorakenteita ja Josephsonin liitoksia. Kvanttitietokoneesta esitetään mallisuunnitelma. Erityisesti yksittäisen kvanttibitin suunnitelma saattaisi olla kokeellisesti toteutettavissa lähitulevaisuudessa. Myös kvanttibittien kytkemiseksi ehdotetaan mahdollista ratkaisua.Description
Supervisor
Salomaa, Martti M.Keywords
quantum computing, kvanttilaskenta, quantum information, kvantti-informaatio, geometric phase, geometrinen vaihe
