|
|
Shor's algorithm in Quantum Cryptography
Nwaokocha, Martyns ; Vašík, Petr (oponent) ; Hrdina, Jaroslav (vedoucí práce)
Cryptography is a very important aspect of our daily lives as it gives the theoretical foun-dation of information security. Quantum computation and information is also becoming avery important field of science because of its many application areas including cryptologyand more specifically in public key cryptography.The difficulty of numbers into its prime factors is the basis of some important publickey cryptosystems key of which is the RSA cryptosystem. Shor’s Quantum factoring al-gorithm leverages most especially the quantum interference effect of quantum computingto factor semi-prime numbers in polynomial time on a quantum computer. Though thecapacity of current quantum computers to execute the Shor’s Algorithm is very limited,there are many extensive foundational scientific research on various techniques of opti-mizing the algorithm in terms of factors such as number of qubits, depth of the circuitand number of gates.In this thesis, various variants of the Shor’s factoring algorithm and quantum circuits arediscussed, analysed and compared. Also, some variants of the Shor’s algorithm are simu-lated and actually executed on simulators and quantum computers in the IBM QuantumExperience platform. The simulation results are compared in terms of their complexityand success rate.The organization of the thesis is as follow: Chapter 1 discusses some key historical resultin quantum cryptography, states the problem discussed in this thesis and presents the ob-jectives to be achieved. Chapter 2 summarizes the mathematical background in quantumcomputing and public key cryptography as well as describing the notation used through-out the thesis. This also explains how a realizable order-finding or factoring algorithmcan be used to break the RSA cryptosystem. Chapter 3 presents the building blocks ofShor’s algorithm including the Quantum Fourier Transform, Quantum Phase Estimation,Modular Exponentiation and Shor’s algorithm in detail. Different optimization variantsof the quantum circuits are also presented and compared here. Chapter 4 presents theresults of the simulations of the various versions of the Shor’s algorithm. In Chapter 5, wediscuss the achievement of thesis goals, summarize the results of the research and outlinepossible future research directions.
|
|
|
Využití evolučních algoritmů v kvantovém počítání
Žufan, Petr ; Mrázek, Vojtěch (oponent) ; Bidlo, Michal (vedoucí práce)
Tato práce implementuje evoluční systém pro nelezení kvantového operátoru ve formě unitární matice. Cílem je ověření různých přístupů reprezentace kandidátních řešení a nastavení evolučního algoritmu. V práci byly použity dva evoluční algoritmy: genetický algoritmus a evoluční strategie. Dále je zde představen způsob generovaní unitární matice založený na QR dekompozici, který je pro tuto úlohu použit poprvé. Ten je v některých směrech lepší než předešlé. Na závěr je na experimentech ukázáno srovnání všech použitých technik.
|
|
|
Kvantové výpočty v mnohočásticové fyzice
Brandejs, Jan ; Cejnar, Pavel (vedoucí práce) ; Knapp, František (oponent)
Název práce: Kvantové výpočty v mnohočásticové fyzice Autor: Jan Brandejs Katedra: Ústav částicové a jaderné fyziky Vedoucí bakalářské práce: prof. RNDr. Pavel Cejnar, Dr., DSc., Ústav částicové a jaderné fyziky Abstrakt: Při simulaci mnohočásticových kvantových systém· obvykle dochází k exponenciální explozi výpočetní složitosti. Kvantové počítače umožňují ten- to problém principiálně vyřešit. Díky práci R. Feynmanna je známo, že axiomy teorie složitosti vychází z fyzikálních zákon·. Situace se změní, zavedeme-li do výpočetního procesu mimo klasické fyziky i kvantovou teorii. Ukazuje se, že pro efektivní simulaci kvantového systému je vhodné použít jiný, lépe kontrolovatelný kvantový systém. Realizace výpočtu s využitím q-bit· a kvantového paralelismu pak ve vybraných případech vede k zásadní redukci složitosti. Kvantové počítače potenciálně umožňují realizaci výpočt· a simulací, které jsou s klasickými počíta- či prakticky neproveditelné. Zejména na poli kvantové chemie vyvstává možnost přímočaré aplikace. Tato práce je zaměřena na použití kvantových počítač· pro mnohočásticové problémy a obsahuje analýzu složitosti kvantové simulace atomo- vých jader. Klíčová slova: kvantový počítač, kvantová simulace, mnohočásticová fyzika
|
|
|
Adiabatické kvantové počítání
Charamza, Lukáš ; Cejnar, Pavel (vedoucí práce) ; Novotný, Jiří (oponent)
V této práci jsou shrnuty principy kvantového počítání. Konkrétně se zaměřujeme na adiabatické kvantové počítače, jejichž princip vysvětlujeme a ukazujeme na několika konkrétních příkladech. Pro vysvětlení principu adiabatických kvantových počítačů zavádíme adiabatický teorém. Nastiňujeme také možnost využití speciálního hamiltoniánu podle Berryho, který umožňuje libovolně zrychlit adiabatickou evoluci. V závěrečné části práce vysvětlujeme pojem fázových přechodů a rozebíráme souvislost mezi adiabatickým kvantovým počítáním a kvantovými fázovými přechody, kde ukazujeme, že kvantový výpočet se škáluje polynomiálně s počtem qubitů jen pro kvantové fázové přechodu druhého a vyšších řádů. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
Kvantově chemické algoritmy pro kvantové počítače
Višňák, Jakub ; Skála, Lubomír (vedoucí práce) ; Čurík, Roman (oponent) ; Pittner, Jiří (oponent)
Název práce: Kvantově chemické algoritmy pro kvantové počítače Autor: Jakub Višňák Abstrakt: Práce se zabývá simulací kvantového výpočtu diagonalizace maticové reprezentace hamiltoniánu na klasickém počítači pro dva různé rozvoje vlnové funkce v rámci limited CI (LCI) metody pro popis všech elektronů molekuly SbH v rámci Dirac-Coulombova hamiltoniánu pro dva energeticky nejnižší elektronové stavy X 0+ a A 1 pomocí Iterative Phase Estimation Algortihm (IPEA). V simulacích je použita reprezentace evolučního operátoru exp(i Hˆ t) pomocí "compact mapping", v teoretické části je naznačeno jakým způsobem lze simulovat "direct mapping". Je studován vliv různé metodiky volby vstupního odhadu vlastního vektoru pro metody IPEA A a IPEA B pro které jsou rovněž porovnány hodnoty pravěpodobnosti úspěchu pm pro různé body disociačních křivek molekuly SbH. Je ukázáno, že pro použité LCI rozvoje a pro vstupní odhady vlastního vektoru vycházející z LCI rozvoje označovaného jako "CISD(2)" lze obě varianty metody IPEA použít až do mezijaderné vzálenosti1 R 6 a0. Byla zkoumána závislost hodnoty pm na překryvu vlastního vektoru se svým vstupním odhadem - 2 0 v případě metody IPEA B a diskutována použitelnost obou variant metody IPEA v dalších možných výpočtech. 1 a0 značí v celé práci Bohrův poloměr (viz seznam zkratek).
|
host ::
RSS.