• Bináris kódolás vizsgálata hibatűrő kvantumhálózatban

    04márc
    Kategória: diploma Megjegyzések: 0



    Ebben a dolgozatban egy igen érdekes és figyelemreméltó tudományterülettel, a kvantum hibajavítás témakörével foglalkozom. A jelenlegi informatikai fejlődés előrejelzései alapján a ma használt technológia végső határa rohamosan közeleg, ami számos problémát vet fel. Egy lehetséges, kedvező megoldásnak tűnik a kvantuminformatika megjelenése, amely a jelenleginél hatékonyabb és alapjaiban eltérő informatikai módszerek segítségével dolgozik. A kvantumszámítógép, a klasszikus társához képest, gyorsabban és eltérő módszerek segítségével old meg számos, a mindennapi életben is feltűnő problémát. Az elméleti kvantuminformatika virágzásának ellenpontozásaképp a kvantumalgoritmusok és protokollok fizikai megvalósításai még gyerekcipőben járnak, a kvantuminformáció környezettel való összefonódása miatt. Ennek ellenére nincs kizáró bizonyíték a kvantumszámítógépek megépítésének elmélete ellen.
    A mai modern időkben, az internet szárnyalása réven, megnőtt az igény nagy mennyiségű információ gyors és hibamentes átvitelére. A kvantumhálózatokban az információkat klasszikus bitek helyett kvantumbitekkel reprezentálják, amely révén az elérhető sávszélesség ugrásszerűen megnő. A technika hátrányai közé tartozik a qubitek instabilitása. Az átvitel során a qubitek helyes állapotának megőrzése érdekében hibajavító algoritmusok használhatóak, amelyek megvédik a kódot a külső, káros hatásoktól. Jelen diplomamunka a kvantum hibajavítás témakörével, azon belül is a hibatűrő kvantum hibajavítással foglalkozik. Dolgozatom célja a bináris klasszikus hibatűrő algoritmusok összehasonlítása a kvantum hibatűrő algoritmusokkal. Általánosan használható megoldások keresése céljából minősítem a különböző hibajavítási technikákat a szakirodalom alapján. Olyan klasszikus és vele párbaállítható kvantum hibajavító kódokat választok, amelyek hatékonyan védik az átküldendő információkat, mégis gyorsan, egyszerűen és áttekinthető módon implementálhatóak. A Hamming és Steane-kód egyaránt teljesíti ezeket a kritériumokat, egyszerű felépítésük mellett a blokkon belül egy hibát képesek felismerni és javítani. Az összehasonlítás célja a klasszikus és kvantum hibajavítás párhuzamainak és különbözőségeinek a megismerése, a különböző hibajavítási területek optimális javítókódjainak meghatározása.
    A bevezető fejezetben bemutatásra kerül a kvantuminformatika alapgondolata. Ezt követi a kvantuminformatikában
    használatos matematikai alapoknak és gondolatoknak az ismertetése, amely a kvantum és klasszikus hibajavítás elméletével folytatódik. A negyedik fejezetben kerülnek előtérbe a dolgozatom témáját adó kvantum hibatűrő kódolási technikák. Az ötödik fejezet foglalkozik a szimulációs környezet kialakításával, a klasszikus (7,4) Hamming-kódolási és a kvantum 7 bites Steane-kódolási technikák implementálásával, a számítási eredmények közzétételével és a tapasztalatok elemzésével. Méréseim bizonyítják, a hibatűrő kvantum számítások segítségével minimalizálni lehet az áramköri meghibásodása miatt fellépő információvesztés valószínűségét.




    Kulcsszavak: , , , , , , , , ,


    Kapcsolódó bejegyzések


    Katalógus:

Szólj hozzá!

Olvassuk:



Meta:


RSS:


Új bejegyzések: