Cite this article as:

Solovyev V. M. Quantum Computers and Quantum Algorithms. Part 1. Quantum Computers. Izv. Saratov Univ. (N. S.), Ser. Math. Mech. Inform., 2015, vol. 15, iss. 4, pp. 462-477. DOI: https://doi.org/10.18500/1816-9791-2015-15-4-462-477

Language: 
Russian
Heading: 
Computer Sciences
UDC: 
519.688

Quantum Computers and Quantum Algorithms. Part 1. Quantum Computers

Authors: 
Solovyev Vladimir Mihajlovich, Saratov State University, Russia, Saratov, Astrakhanskaya 83 , svm@sgu.ru
Abstract: 

The paper presents the principles of operation of quantum computers. Competitive advantages of quantum computing are shown and some variants of a construction of an ideal quantum computer proposed. We analyze also the computational process in a quantum computer from the point of view of the complexity of algorithms. Implementation of nodes of a quantum computer is exemplified based on quantum communication schemes. The operation of Bloch sphere and visualization of the state of the qubit are described. Major obstacles to the creation of quantum computers are considered.

Key words: 
quantumcomputing, quantumcomputers, quantumalgorithms, qubit, Bloch sphere, basic state, quantumgates, quantum superposition, quantum entanglement, decoherence
DOI: 
https://doi.org/10.18500/1816-9791-2015-15-4-462-477
References
  1. Богданов Ю. И., Кокин А. А., Лукичёв В. Ф., Орликовский А. А., Семенихин И. А., Чернявский А. Ю. Квантовая механика и развитие информационных технологий // Информационные технологии и вычислительные системы. 2012. № 1. С. 17–31.
  2. Closing in on quantum computing. URL : http://www.wired.com/2014/10/quantum-computing-close(accessed 23, June, 2015).
  3. Ллойд С. Программируя вселенную. Квантовый компьютер и будущее науки. М. : Альпина нонфикшн, 2014. 256 с.
  4. Валиев К. А. Квантовые компьютеры и квантовые вычисления // УФН. 2005. Т. 175, № 1. С. 3–39.
  5. Смейл С. О проблемах вычислительной сложности. Математическое просвещение. М. : МЦНТО, 2000. Сер. 3, вып. 4. С. 115–119.
  6. Shor P. W. Polynomial-Time Algorithms for Prime Factorization and Discrete Logarithms on a Quantum Computer. 1996. arXiv: quant-ph/9508027.28 p.
  7. Nielsen M., Chuang I. Quantum Computation and Quantum Information. 10th Anniversary Edition. Cambridge Univ. Press, 2010. 698 p.
  8. Rieffe E. G., Polak W. H. Quantum computing: a gentle introduction. Scientific and Engineering Computation. MIT Press, 2011. 389 p.
  9. Белинский А. В. Квантовая нелокальность и отсутствие априорных значений измеряемых величин в экспериментах с фотонами // УФН. 2003. Т. 173, № 8. С. 905–909.
  10. Bouwmeester D., Ekert F., Zeilinger A. The Physics of Quantum Information. Springer, 2000. 315 p.
  11. Менский М. Б. Квантовые измерения и декогеренция. Модели и феноменология : пер. с англ. М. : Физматлит, 2001. 232 с.
  12. Прескилл Дж. Квантовая информация и квантовые вычисления : в 2 т. Т. 2. М. : Рег. дин.; Ижевск : Ин-т компьют. исслед., 2011. 312 с.
  13. Algebraic and Number Theoretic Algorithms. URL: http://math.nist.gov/ quantum/zoo/ (accessed 23, June, 2015).
  14. Venegas-Andraca S. E. Quantum Walks for Computer Scientists. Synthesis Lectures on Quantum Computing. Morgan Claypool, 2008. 133 p.
  15. Kastrenakes J. Researchers smash through quantum computer storage record. URL: http://www.theverge.com/2013/11/14/5104668/qubits-stored-for-39-minutes-...(accessed 23, June, 2015).
  16. Kelly J. State preservation by repetitive error detection in a superconducting quantum circuit // Nature. Macmillan Publ. Ltd., 2015. Vol. 519. P. 66–69.
Full text:
download
151