Статья

Название статьи РЕАЛИЗАЦИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ С ЧАСТИЦЕЙ В ОДНОМЕРНОМ И ДВУХМЕРНОМ ПРОСТРАНСТВЕ НА КВАНТОВОМ УРОВНЕ
Автор С.М. Гушанский, М.Ю. Поленов, В.С. Потапов
Рубрика РАЗДЕЛ IV. МЕТОДЫ, МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
Месяц, год 06, 2017
Индекс УДК 004.032
DOI
Аннотация Описывается понятие пропускной способности, характерной для квантового канала передачи данных при наличии внешних шумов. Также выполнено компьютерное моделирование системы с частицей в одномерном и двухмерном пространстве на квантовом уровне с соответствующей программной реализацией и визуализацией результатов. В рамках выполненной реализации графически отражено поведение частицы (электрона). Также проанализированы и описаны такие понятия квантовой механики, как волновая функция и пропускная способность квантового канала с шумом, вследствие чего была выведена формула вычисления пропускной способности деполяризующего канала. Актуальность данных исследований заключается в численной реализации пропускной способности квантового канала при учете различных видов шумов, возникающих в квантовых вычислительных устройствах. Что станет еще одним шагом вперед в исследованиях элементарной теоретической базы квантового вычислительного устройства и, как следствие, практической, физической реализации этого устройства. Актуальность работ в данном направлении объясняется также большим числом как экспериментальных, так и теоретических работ, посвящённых данным вопросам. Научная новизна данного направления в первую очередь выражается в постоянном обновлении и дополнении поля квантовых исследований по ряду направлений, а компьютерная симуляция квантовых физических явлений и особенностей, таких как особенности квантовой пропускной способности достаточно слабо освещена в мире. Целью работы является компьютерное моделирование поведения частицы на квантовом уровне, что позволит проанализировать ее функционирование в рамках вычислительного процесса модели квантового вычислителя. А выведенная в рамках данной работы универсальная формула нахождения пропускной способности позволит рассчитать скорость передачи квантовой информации, заложенной в частице.

Скачать в PDF

Ключевые слова Пропускная способность; квантовая частица; волновая функция; потенциальная яма; деполяризующий канал; матрица плотности; постоянная Планка; нулевая энергия; энтропия.
Библиографический список 1. Quantum mechanics. (2017, March 29). In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 15:50, March 30, 2017. – URL: https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Quantum_ me-chanics&oldid=772744105 (дата обращения: 07.04.2017).
2. Канал связи // Википедия. – URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=82036424 (дата обращения: 22.11.2016).
3. Пропускная способность // Википедия. – URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=84570452 (дата обращения: 30.03.2017).
4. Квантовая криптография // Википедия. – URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=82377595 (дата обращения: 07.03.2017).
5. Морен К. Методы гильбертова пространства. – М.: Мир, 1965. – 570 c.
6. Amann H., Arendt W., Neubrander F. Functional Analysis and Evolution Equations: The Günter Lumer Volume, Basel: Birkhäuser, 2008. Doi: 10.1007/978-3-7643-7794-6, MR 2402015.
7. Потапов В.С., Гушанский С.М. Квантовые типы ошибок и методы их устранения, зави-симость ошибки от меры и чистоты запутанности // Сборник трудов ХIV Всероссийской научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов "Информационные технологии, системный анализ и управление (ИТСАиУ-2016)". – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2016 – Т. 3. – С. 123-129.
8. Bennett С.H., Shor P.W., Smolin J.A., Thapliyal A.V. Entanglement-assisted Capacity of a Quantum Channel and the Reverse Shannon Theorem // IEEE Transactions on Information Theory. – 2002. – Vol. 48. – P. 26-37.
9. Ekert A, Hayden P., Inamori H. Basic concepts in quantum computation. arXiv:quant-ph/0011013. 2008.
10. Гузик В.Ф., Гушанский С.М., Потапов В.С. Количественные характеристики степени запутанности // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2016. – № 3 (176). – С. 76-86.
11. Wilde M. From Classical to Quantum Shannon Theory, arXiv:1106.1445.
12. Потапов В.С., Гушанский С.М., Гузик В.Ф. Квантовые типы ошибок и методы их устра-нения, зависимость ошибки от меры и чистоты запутанности // Сборник трудов ХIV Всероссийской научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов "Ин-формационные технологии, системный анализ и управление (ИТСАиУ-2016)". – Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2016. – Т. 2. – С. 339-344.
13. Нильсен М., Чанг И. Квантовые вычисления и квантовая информация. – М.: Мир, 2006.
– 824 с.
14. Потенциальная яма // Большая советская энциклопедия: [в 30 т.] / гл. ред. А.М. Прохо-ров. – 3-е изд. – М.: Советская энциклопедия, 1969-1978.
15. Движение частиц в прямоугольной потенциальной яме. – URL: http://teachmen.ru/ work/lectureSQ/ (дата обращения: 09.03.2017).
16. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика (нерелятивистская теория). – М.: Физ-матлит, 2008. – 800 с.
17. Kleppner D., Kolenkow R. An Introduction to Mechanics (Second ed.). Cambridge: Cambridge University Press, 2014. – 49 p.
18. Bohr–Einstein debates. In Wikipedia, The Free Encyclopedia. Retrieved 27, March 30, 2017. from https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Bohr%E2%80%93Einstein_debates&oldid=771158559 (дата обращения: 09.03.2017).
19. Уровни Ландау // Википедия. – URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=79197200 (дата обра-щения: 26.06.2016).
20. Beazley D. Python: Essential Reference. – 4-th ed. – Addison Wesley, 2009. – 640 p.
21. NumPy // Википедия. – URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=83026334 (дата обращения: 13.01.2017).
22. Vaingast Sh. Beginning Python Visualization: Crafting Visual Transformation Scripts.
– Springer, 2009. – 384 p.
23. Bressert E. SciPy and NumPy. – O'Reilly, 2012. – 57 p.
24. Белоусов Ю.М., Манько В.И. Матрица плотности. Представления и применения в стати-стической механике. – М.: МФТИ, 2004. – 163 с.
25. Волновая функция // Википедия. – URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid= 81738254 (дата обращения: 06.11.2016).
26. Potapov V., Gushansky S., Guzik V., Polenov M. Architecture and Software Implementation of a Quantum Computer Model // Advances in Intelligent Systems and Computing. – Springer Verlag, 2016. – Vol. 465. – P. 59-68.

Comments are closed.