Аннотация. 

В работе разработано и промоделировано аппаратное вычислительное ядро, являющееся основой частью ускорителя на базе программируемых логических интегральных схем с системой автоматизированного проектирования Altera Quartus. С учётом полученной временной зависимости количества тактов, необходимых для воздействия однокубитового квантового вентиля на квантовый регистр от количества кубитов и параллельных арифметико-логических устройств в  аппаратном вычислительном ядре при моделировании квантовых вычислений разработана методика определения оценки увеличения производительности аппаратной части и предложены пути повышения производительности ускорителя на основе аппаратного вычислительного ядра на базе программируемых логических интегральных схем. Также выполнен сравнительный анализ методики оптимизации моделирования квантовых вычислений и математического моделирования. 

Ключевые слова: 

квантовый алгоритм, квантовый бит, запутанность, квантовая схема, регистр, гейт, параллелизм, квантовый компьютер. 

Стр. 26-32.

DOI 10.14357/20718632220103 

 

Литература

1. Feynman, R.P. Simulating physics with computers // International Journal of Theoretical Physics. – 1982. – V. 21. – № 6. – P. 467-488.

2. Richter, M., Arnold, G., Trieu, B., Lippert, T. Massively Parallel Quantum Computer Simulations: Towards Realistic Systems. // John von Neumann Institute for Computing, NIC series. – 2007. – V. 38. – P. 61-68.

3. Khalid, A.U. FPGA Emulation of Quantum Circuits: master of Computer Engineering thesis: 31.10.2005 / Khalid Ahmed Usman; McGill University. – 2005. – 73 p.

4. Grover L.K. Quantum Mechanics Help in Searching for a Needle in a Haystack. / Phys. Rev. Lett. – 1997. – v.78 (2). – pp. 325-328.

5. Barends, R. et al., "Coherent Josephson Qubit Suitable for Scalable Quantum Integrated Circuits," Phys. Re. Lett., 111, (2013), doi:10.1103/PhysRevLett.111. 080502, arXiv:1304:2322.

6. Shor, P.W. Polynomial-Time Algorithms for Prime Factorization and Discrete Logarithms on a Quantum Computer // Foundations of Computer Science: Conference Publications. – 1997. – P. 1484 – 1509.

7. Guzik, V. Architecture and Software Implementation of a Quantum Computer Model / V. Guzik, S. Gushanskiy, M. Polenov, V. Potapov // 5th Computer Science On-line Conference 2016 (CSOS), Czech Republic, 2016. – P. 59 – 68.

8. Guzik, V. Development of Methodology for Entangled Quantum Calculations Modeling in the Area of Quantum Algorithms // 6th Computer Science On-line Conference 2017 (CSOS), Czech Republic, 2017. – P. 106 – 115.

9. Attractive photons in a quantum nonlinear medium. Ofer Firstenberg, Mikhail D. Lukin. Nature, vol. 502, October 2013.