Kvantu algoritmu realizācija fiziskā kvantu datorā

Abstract

Darbā aprakstītas kvantu programmēšanas vides IBM Quantum Experience un Rigetti fiziskajiem kvantu datoriem — to iespējas un ierobežojumi, salīdzinājumā ar teorētisko kvantu algoritmu izstrādi. Apskatīti vairāki kvantu galīgā automāta realizācijas risinājumi, to efektivitāte un ierobežojumi darbībā fiziskā kvantu ierīcē un simulatorā. Lai gan pilnībā kvantu galīgo automātu publiski pieejamajos kvantu datoros šobrīd nevar realizēt, atsevišķus tā aspektus var. Realizācijas kvalitāti būtiski ietekmē divu kubitu loģisko elementu skaits un darbībai izvēlēto fizisko kubitu kvalitāte — dekoherences laiks un loģisko elementu izpildes kļūdas.

This thesis reviews programming environments for IBM Quantum Experience and Rigetti physical quantum computers. Functionality and limitations compared to theoretical quantum algorithm development are described. Several implementations of a quantum finite automaton are presented, and their efficiency and effectiveness on the physical devices and a simulator for a physical device are analysed. Although it is not possible to fully implement a quantum finite automaton on a physical device, some of its aspects can be implemented. The efficiency depends substantially on the number of two-qubit gates and the quality of the physical qubits used.