МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ
Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої НАУКИ
«Тюменського державного нафтогазового УНІВЕРСИТЕТ»
ІНСТИТУТ ПРОМИСЛОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ІНЖИНІРИНГУ
КАФЕДРА «ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИКА»
ЗВІТ
по навчальній практиці
Варіант №8
Виконав: студент гр. ЕСбзу - 14-1
Шаньшеров С.А.
Перевірив: ст. викладач каф. ЕЕ
Кудряшова О.М.
Тюмень, 2015
Введення
В одному з інтерв'ю незабаром після отримання Нобелівської премії Жорес Алфьоров сказав: «Мені по-своєму шкода нове покоління. Адже, якщо розібратися, вже все відкрито. Так що в новому столітті вам буде робити нічого - так, частковостями займатися ».
Від цих слів одного з батьків сучасної напівпровідникової електроніки стає трохи моторошно. Значить, межа вже покладений і стіна темніє на горизонті? Через пару десятків років прогрес людства буде назавжди зупинений одним з непорушних постулатів Всесвіту. Але у нас є привід залишатися оптимістами: адже жоден закон і постулат не забороняють появу принципово нового знання!
У свій час люди вірили, що літак ніколи не зможе подолати звуковий бар'єр, оскільки це повинно його зруйнувати. Але жовтневим ранком 1947 світ вперше почув такий звичний зараз будь-якому льотчикові бавовна - Чак Інджер на експериментальному винищувачі зумів обігнати звук. Скромного калузького вчителя фізики Ціолковського, який розробив на початку століття проект польоту в космос за допомогою реактивного двигуна, всі вважали в кращому випадку наївним мрійником (а частіше просто божевільним). Але пройшло всього півстоліття, і перші ракети злетіли в небо, довівши, що скепсис щодо творчих можливостей людства абсолютно недоречний.
Яким яскравим і незвичайним може виявитися наше майбутнє навіть з урахуванням все тих же об'єктивних меж. І не варто це сприймати просто як цікаву казку: порівняйте наші досягнення на початку XIX і XX ст.- Ви зрозумієте, що найсміливіші прогнози, якщо вони не суперечать фундаментальним законам природи, рано чи пізно стають реальністю.
Квантовий комп'ютер
Поки теоретичним межею є передача біта інформації за допомогою одного електрона, локалізованого на одному атомі. Це дозволить збільшити тактову частоту приблизно до терагерц (або тисячі гігагерц) - загалом, досить непогана перспектива. Однак фахівці, що призводять подібні цифри, не враховують одного факту. Подолавши поріг мініатюризації в десяток нанометрів (зараз випускаються процесори по 130-нанометровій технології), ми потрапимо в незвичайний, зовсім несхожий на наш, світ квантових законів.
Особливістю квантової реальності є її принципова нелокальність і невизначеність: класичний біт наших комп'ютерів, будучи представлений на квантовому рівні одним електроном, як би «розмажеться», опиняючись одночасно в двох станах, до яких можна застосувати тільки імовірнісний підхід , але не можна однозначно стверджувати, що дана одиниця інформації дорівнює 0 або 1. Якщо говорити коректніше, то описує на квантовому рівні електрон хвильова функція, згідно з принципом суперпозиції, являє собою лінійну комбінацію всіх його станів (точніше - власних функцій), відповідних класичному биту. Отже, використовувані зараз обчислювальні схеми неминуче перестають працювати. Описане явище, зване квантовим шумом, являє собою об'єктивну перешкоду для подальшого розвитку напівпровідникових технологій (екстраполяція закону Мура показує, що межа настане вже в найближчі 10 років). Таким чином, тактова частота в 1 ТГц для традиційної електроніки абсолютно недосяжна ...
Однак вихід з глухого кута є, причому забезпечений саме тим, через що ми в ньому опинилися, - квантової природою речовини. Історичний заклик Річарда Фейнмана відповісти на питання, які переваги можуть дати обчислювальні системи на квантових елементах, привернув в цю область безліч талановитих учених, що забезпечило її швидкий прогрес. На сьогоднішній день для побудови квантового комп'ютера зроблено так багато, що можна сміливо прогнозувати початок його промислового випуску вже в першій чверті настав століття.
Всупереч дозвільним думку, при вирішенні більшості завдань квантовий комп'ютер не буде працювати швидше традиційного. Більше того, на виконання одного робочого ходу (поняття тактової частоти до нього незастосовне) йому знадобиться значно більше часу. Однак для квантового біта (кубіта) характерне поняття суперпозиції: кубіт в одну одиницю...
