|
|
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.
|
|
|
Evolutionary Design of Quantum Operator
Kraus, Pavel ; Mrázek, Vojtěch (referee) ; Bidlo, Michal (advisor)
The goal of this thesis is to utilize various evolutionary algorithms for quantum operator design in the form of unitary matrices in direct representation. Evolution strategy, differential evolution, Particle Swarm Optimization and artificial bee colony algorithms were chosen. In this thesis, the third and fourth algorithms were used for the first time in relation to quantum operator design. The experiments have shown that the utilization of direct representation gives results of acceptable quality.
|
|
|
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 Geometric Algebras in Quantum Computing
Michálek, Jan ; Eryganov, Ivan (referee) ; Vašík, Petr (advisor)
Tato práce se zabývá využitím geometrických algeber v oblasti kvantového počítání. Nejprve je definována obecná Cliffordova algebra a následně je odvozena specifická komplexní geometrická algebra, která je vhodná pro reprezentaci kvantových výpočtů. Tento přístup je porovnán s tradiční metodou použití klasické maticové reprezentace. Cílem práce je poskytnout poznatky o potenciálních výhodách použití geometrických algeber pro kvantové výpočty.
|
|
|
Cryptanalysis of symmetric cryptography using quantum computers
Gottwald, Marek ; Návrat, Aleš (referee) ; Jiří,, Pavlů (advisor)
This thesis is primarily concerned with the description and implementation of an attack on the Even-Mansour scheme in a model where the attacker does not have an oracle to query in superposition. The thesis first describes an introduction to quantum computation and the mathematical apparatus necessary to understand the problem. Next, the text focuses on quantum algorithms, specifically Simon's, Grover's, and offline Simon's algorithms. In addition, it describes models of quantum attacks.
|
|
|
Evolutionary Design of Quantum Operator
Kraus, Pavel ; Mrázek, Vojtěch (referee) ; Bidlo, Michal (advisor)
The goal of this thesis is to utilize various evolutionary algorithms for quantum operator design in the form of unitary matrices in direct representation. Evolution strategy, differential evolution, Particle Swarm Optimization and artificial bee colony algorithms were chosen. In this thesis, the third and fourth algorithms were used for the first time in relation to quantum operator design. The experiments have shown that the utilization of direct representation gives results of acceptable quality.
|
|
|
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)
|
|
|
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.
|
|
|
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)
|
guest ::
