Методы построения симуляторов квантового компьютера

Известия ТРТУ

Специальный выпуск

УДК 530.007

В.Ф. Гузик, С.М. Гушанский

МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ СИМУЛЯТОРОВ КВАНТОВОГО КОМПЬЮТЕРА

Основная проблема, стоящая перед разработчиками квантовых компьютеров, в настоящее время заключается даже не в технологической сложности устройства, а в невозможности просчитать поведение квантовой системы при помощи каких бы то ни было универсальных вычислительных машин. Для решения данной проблемы строятся модели квантовых вычислителей, среди которых условно можно определить две линии: моделирование статики системы и её динамики.

В основе большинства статистических моделей - матричное представление операторов и векторов квантовых состояний. Для реализации моделей чаще всего используются уже существующие языки высокого уровня (Delphi, C++) и квантовые подключаемые библиотеки, например QDD [1]. Также разработчиками создаются специальные языки программного описания квантовых процессов, такие как QASM[2] - ,

квантовых цепей, состоящих из кубитов и однокубитных вентилей, или Qgol[3]. Существуют подключаемые “квантовые” библиотеки для классических моделирующих программ типа Matlab и Maple[4], которые содержат набор интуитивно понятных квантовых операторов и существенно расширяют возможности программных пакетов по моделированию как самых элементарных. Еще одним направлением является использование стандартных языков аппаратного описания (*HDL) за их возможность компактно раскрыть структурную и функциональную составляющие архитектуры систем [5]. Здесь же предложена технология ухода от необходимости дополнительно описывать квантовую “запутанность” кубитов. Для снижения временных затрат и необходимого объема памяти при моделировании применяется методика QuIDD [6], которая рассматривает новый класс матриц и ,

поведения квантовых информационных систем.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Greve David . QDD: A C++ Quantum Computer Emulation Library // http:// the-greves .com/david/index. html.

2. Chuang Isaac L. Quantum Computation and Quantum Information // QASM © 2004 (ichuang@mit.edu).

3. Baker Gregory. Документация к пакету Q-gol // http://www.ifost.org.au/ ~gregb/q-gol/QgolThesis.pdf.

4. OpenQUACS - Open-source Quantum Computer Simulator // http:// user-pages.umbc.edu/~cmccub1/quacs/quacs.html.

5. Udrescu Mihai. Using Hardware Engineering in Quantum Computation: Efficient Circuit Simulation and Reliability Improvement //CED, Timisoara, Romania.

6. Viamontes George F., Markov Igor L., Hayes John P. High-Performance QuIDD-based Simulation of Quantum Circuits // UMAC Architecture Laboratory.