|
|
Shor's algorithm in Quantum Cryptography
Nwaokocha, Martyns ; Vašík, Petr (referee) ; Hrdina, Jaroslav (advisor)
Kryptografie je velmi důležitým aspektem našeho každodenního života, protože poskytuje teoretický základ informační bezpečnosti. Kvantové výpočty a informace se také stávají velmi důležitou oblastí vědy kvůli mnoha aplikačním oblastem včetně kryptologie a konkrétněji v kryptografii veřejných klíčů. Obtížnost čísel do hlavních faktorů je základem některých důležitých veřejných kryptosystémů, jejichž klíčem je kryptosystém RSA . Shorův kvantový faktoringový al-goritmus využívá zejména kvantový interferenční účinek kvantového výpočtu k faktorovým semi-prime číslům v polynomiálním čase na kvantovém počítači. Ačkoli kapacita současných kvantových počítačů vykonávat Shorův algoritmus je velmi omezená, existuje mnoho rozsáhlých základních vědeckých výzkumů o různých technikách optimalizace algoritmu, pokud jde o faktory, jako je počet qubitů, hloubka obvodu a počet bran. v této práci jsou diskutovány, analyzovány a porovnávány různé varianty Shorova factoringového algoritmu a kvantových obvodů. Některé varianty Shorova algoritmu jsou také simulované a skutečně prováděné na simulátorech a kvantových počítačích na platformě IBM QuantumExperience. Výsledky simulace jsou porovnávány z hlediska jejich složitosti a míry úspěšnosti. Organizace práce je následující: Kapitola 1 pojednává o některých klíčových historických výsledcích kvantové kryptografie, uvádí problém diskutovaný v této práci a představuje cíle, kterých má být dosaženo. Kapitola 2 shrnuje matematické základy kvantového výpočtu a kryptografie veřejných klíčů a popisuje notaci použitou v celé práci. To také vysvětluje, jak lze k rozbití kryptosystému RSA použít realizovatelný algoritmus pro vyhledávání objednávek nebo factoring. Kapitola 3 představuje stavební kameny Shorova algoritmu, včetně kvantové Fourierovy transformace, kvantového odhadu fází, modulární exponentiace a Shorova algoritmu. Zde jsou také uvedeny a porovnány různé varianty optimalizace kvantových obvodů. Kapitola 4 představuje výsledky simulací různých verzí Shorova algoritmu. V kapitole 5 pojednejte o dosažení cílů disertační práce, shrňte výsledky výzkumu a nastíňte budoucí směry výzkumu.
|
|
|
Application of Evolutionary Algorithms in Quantum Computing
Žufan, Petr ; Mrázek, Vojtěch (referee) ; Bidlo, Michal (advisor)
In this thesis, an evolutionary system for searching quantum operators in the form of unitary matrices is implemented. The aim is to propose several representations of candidate solutions and settings of the evolutionary algorithm. Two evolutionary algorithms were applied: the genetic algorithm and evolutionary strategy. Furthermore, a method of generating a unitary matrix is presented which is used for the first time for this task. This method is in some aspects better than the previous ones. Finally, a comparison of all used techniques is shown in experiments.
|
|
|
Quantum computing in many-body physics
Brandejs, Jan ; Cejnar, Pavel (advisor) ; Knapp, František (referee)
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
|
|
|
Adiabatic quantum computation
Charamza, Lukáš ; Cejnar, Pavel (advisor) ; Novotný, Jiří (referee)
In this thesis we summarize the principles of quantum computing. We specifically consider adiabatic quantum computing, whose principles are explained and shown on several examples. To explain the principle of adiabatic quantum computing we review the adiabatic theorem. We also outline possibility of using a particular Hamiltonian by Berry, which enables us to evolve system adiabatically in arbitrarily short time. In the final part of this thesis, we explain the concept of quantum phase transitions. We discuss a relationship between quantum phase transitions and adiabatic quantum computing and show that adiabatic quantum computing scales polynomially with the number of qubits only for quantum phase transitions of second or higher order. Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
|
|
|
Quantum computing algorithms for quantum chemistry
Višňák, Jakub ; Skála, Lubomír (advisor) ; Čurík, Roman (referee) ; Pittner, Jiří (referee)
Title: Quantum computing algorithms for quantum chemistry Author: Jakub Višňák Abstract: The topic of this study is the simulation of the quantum algorithm for the diagonalization of the matrix representation of the all-electron Dirac-Coulomb hamiltonian of the SbH molecule. Two different limited CI expansions were used to describe both the ground state (X 0+ ) and the first excited doublet (A 1) by simulating the Iterative Phase Estinamtion Algorith (IPEA). In the simulations numerically performed in this work, the "compact mapping" has been employed for the representation of the evolution operator exp(i Hˆ t); in the theoretical part of the work, the "direct mapping" is described as well. The influence of the metodics for choosing the initial eigenvector estimate is studied in both IPEA A and IPEA B variants. For those variants, the success probabilities pm are computed for different single-points on the SbH dissociation curves. The initial eigenvector estimates based on the "CISD(2)" method are found to be sufficient for both studied LCI-expansions up to internuclear distance R 6 a0. The pm dependence on the overlap between the eigenvector in question and its inital estimate - 2 0 is studied the for IPEA B method. The usability of the both variants of the IPEA in possible later calculations is...
|
guest ::
