Главная > КВАНТОВЫЙ КОМПЬЮТЕР КВАНТОВЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ (В.А.Садовничий)
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

Полезно бросить беглый взгляд на достоинства и недостатки построенных здесь моделей. Модели с не зависящими от времени гамильтонианами хороши тем, что они не зависят от времени – нет необходимости во вмешательстве извне. Кроме того, они ведут к диссипации энергии или к разрушению состояния системы и работают на квантовом пределе, так что отношение неопределенности энергии и скорости вычисления $&lt;2 \pi \hbar$. К сожалению, такие машины чрезвычайно чувствительны к внешним воздействиям. Кроме того, гамильтонианы таких моделей столь сложны, что и конструирование требует предварительного знания о всех $J$ шагах орбиты вычисления моделируемой машины Тьюринга. Наконец, эволюция в этом случае глобальна во времени. В результате все измерения, даже если они ограничиваются отдельной подсистемой, возмущают состояния модели и приводят к диссипации энергии. Это происходит даже в том случае, если продолжительность измерения меньше, чем длительность шага вычисления – это требование должно быть выполнено для любого измерения.
Зависящие от времени модели обладают тем преимуществом, что в них нет разрушения состояний. Кроме того, гамильтонианы в этом случае менее сложны. В частности, для любой машины Тьюринга построение гамильтониана требует знания функции $\tau_{Q}$ (см. равенство (1)). Нет необходимости знать всю орбиту вычисления продолжительностью в $J$ шагов. Наконец, эволюция в этом случае локальна во времени. Вследствие этого измерения, ограниченные подходящей подсистемой, такие как измерения остановки, не возмущают систему и не приводят к диссипации энергии. Недостаток моделей заключается в их крайней чувствительности к внешним воздействиям. Кроме того, необходимы внешние устройства, включающие и выключающие шаги записи, вычисления и сдвига.

В моделях, которые обсуждались в работах [13-15] в качестве устройств, обеспечивающих эти переключения, использовались движущаяся система, рассеивающаяся на системе фиксированных рассеивателей $[14,15]$, или набор движущихся систем, рассеивающихся на фиксированном рассеивателе [13]. Параметры модели фиксируются так, чтобы рассеяние одной системы на одном рассеивателе соответствовало одному вычислительному шагу модели. В этих моделях гамильтониан не зависит от времени, и в приближении, которое использовалось в одной из работ [13], модели оказываются локальными во времени и в них отсутствуют разрушение состояний и диссипация энергии. Другие модели $[14,15]$ обнаруживают разрушение и диссипацию даже в том случае, если измерения не производятся. Эти модели, кроме того, локальны во времени и в рамках некоторых аппроксимаций могут рассматриваться как точные. Далее, гамильтонианы этих моделей могут быть менее сложными, чем рассмотренные здесь зависящие от времени гамильтонианы машины Тьюринга. Наконец, можно отметить, что модели с последовательным рассеянием привлекательны тем, что представление не разрушается после $J$ шагов вычисления. В частности, состояние машины Тьюринга и система записи становится стационарной после $J$ шагов вычисления, так что измерения в этом случае могут производится сколько угодно.

В заключение заметим, что здесь показана математическая осуществимость недиссипативной квантовомеханической гамильтоновой модели, выполняющей конечное число вычислительных шагов любой машины Тьюринга. Однако остается открытым вопрос, можно ли построить такие модели в лаборатории. Например, если принять за истинное утверждение, что в лаборатории можно построить не более чем бесконечно счетное число моделей, то большинство математически существующих гамильтонианов не может быть реализовано физически.

С другой стороны, существование таких гамильтонианов означает, что следует быть осторожным при предположениях о том, что процесс вычисления должен рассеивать энергию и не может быть реализован моделями, близкими к квантовому пределу. Результаты этой работы показывают, что аргументы тех, кто утверждает, что подобные модели вычислений не могут быть реализованы в принципе, не могут быть основаны на отсутствии гамильтоновых моделей. Для опровержения следует обратиться к другим принципам.

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru