Введение 3
Постановка задачи 4
Обзор литературы 5
Глава 1. Системный подход 7
1.1. Системно-элементное исследование 7
1.2. Системно-структурное исследование 8
1.3. Системно-функциональное исследование 10
Глава 2. Инструменты квантового программирования 12
2.1. Языки и библиотеки 12
2.2. IBM Quantum Experience 14
2.3. Симуляции и коррекция ошибок 16
Глава 3. Системно-ресурсное исследование 19
3.1. Класс сложности BQP 19
3.2. Пост-квантовая криптография 20
3.3. Квантовое хэширование 23
Глава 4. Практические результаты работы 25
4.1. Реализация QKD 25
4.2. Алгоритм решения судоку 2 6
Выводы 28
Заключение 29
Список литературы 30
Приложение 1 32
Приложение 2 34
Квантовые вычисления — это один из разделов квантовой теории информации (квантовой информатики) — новой, быстроразвивающейся научной дисциплины, которая изучает общие закономерности передачи, хранения и преобразования информации в системах, подчиняющихся законам квантовой механики [1].
Системный подход — это важное направление методологии научного познания, в основе которого лежит рассмотрение объекта как системы, т.е. целостного комплекса взаимосвязанных элементов.
В соответствии с представленной на рис. 1 схемой системный подход [2] включает обязательность изучения и практического использования следующих его четырех аспектов:
• системно-элементного, состоящего в выявлении элементов, составляющих данную систему;
• системно-структурного, заключающегося в выяснении внутренних связей и зависимостей между элементами данной системы и позволяющего получить представление о внутренней организации (строении) исследуемой системы;
• системно-функционального, предполагающего выявление функций, для выполнения которых созданы и существуют соответствующие системы;
• системно-ресурсного, заключающегося в выявлении ресурсов, требующихся для функционирования системы для решения системой той или иной проблемы.
Таким образом, научная новизна работы состоит в применении системного подхода в актуальной области квантовых вычислений. Как известно, наиболее интересные отрасли науки часто возникают на стыке нескольких уже существующих областей знания. Основное отличие классической информатики от квантовой, которое существенно уточняет и дополняет приведенное выше определение, состоит в следующем: хотя стандартные электронные компоненты также работают на основе квантовой теории, но способы кодирования и передачи информации с их помощью являются классическими, т.е. не учитывают квантовые эффекты, а квантовая информатика предполагает использование принципов квантовой теории
В завершении работы, хочется заметить, что представленные процессы и возможные пути улучшения алгоритма не только ограничены оптимизациями запутанности в зависимости от заданных данных. Используя другие методы хранения и сцепливания кубитов, естественно повлечет уменьшение размера, требующегося для хранения всех сцепленных кубитов, что уже на порядки ускорит его выполнение и облегчит все этапы его работы. Эта фундаментальная сложность, может быть решена представлением правил или таблицы в ином от канонического виде.
