Квантовый компьютер

1.

“Квантовый компьютер”
Просветительский проект по физике
Автор: ученик 9 «Б» класса
Галимов Дамир Русланович
Научный руководитель: Прачев Александр
Владимирович учитель физики

2.

«Актуальность»
Квантовые компьютеры в настоящее время очень
актуальны, так как они обещают революцию в
информационных технологиях. Они обрабатывают
информацию на основе квантовых явлений и выполняют
сложные вычисления быстрее, чем классические
компьютеры. Это может привести к созданию новых
эффективных алгоритмов в различных областях науки,
включая криптографию, машинное обучение, физику,
химию и другие. Квантовые компьютеры могут помочь в
решении множества актуальных проблем, таких как
оптимизация процессов в промышленности, разработка
новых лекарств и материалов, моделирование погоды и
климата, анализ крупных данных и другие. Исследования
в области квантовых компьютеров имеют огромную
значимость для научного и технологического прогресса и
могут принести значительные практические выгоды.
ЗАДАЧИ ПРОЕКТА
1.Изучение основных принципов квантовой
механики и квантовых вычислений.
2.Рассмотрение различных архитектур
квантовых компьютеров и алгоритмов, которые
они могут выполнять.
3.Исследование проблем и ограничений
квантовых компьютеров и поиск путей их
решения, провести опрос и узнать мнение
учащихся.
4.Анализ применения квантовых компьютеров
в различных областях, включая криптографию
и оптимизацию.
5. Провести урок для девятиклассников по
теме "Квантовый компьютер, его влияение на
развитие науки и технологии"

3.

“ГИПОТЕЗА”
Наша гипотеза заключается в том, что квантовые компьютеры способны
решать сложные задачи, стимулируя исследования в области технологий,
материалов, лекарств и кибербезопасности. Их внедрение в России укрепит
ее позиции в мире высоких технологий и повысит экономический рост.
“ЗНАЧИМОСТЬ ПРОЕКТА”
Я считаю, что школьники не обладают знаниями по теме «Квантовые
компьютеры» или обладают, но в недостаточной степени. Так как в
будущем квантовые компьютеры будут неотъемлемой частью для
развития науки и технологий, я решил проверить девятиклассников
МБОУ СОШ №12 по этой теме.
ЦЕЛЬ ПРОЕКТА
Целью моегоп проекта является пробудить интерес школьников к теме
квантовых компьютеров, расширить их знания в этой области и
познакомить с основными принципами работы и перспективами
развития данной технологии.

4.

ГЛАВА 1. ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЕ
1.1"ЭКСПЕРЕМЕНТ ТОМАСА ЮНГА"
Спор о природе света между частицей и волной был завершён экспериментом
Томаса Юнга в 1803 году. Эйнштейн использовал это утверждение для
объяснения фотоэффекта, подтолкнув к идее, что свет обладает двойственной
природой: волны и частицы. Повторив эксперимент Юнга с детектором, учёные
обнаружили, что измерение через какую щель фотон проходит меняет
результаты: вместо интерференционного узора появляются две полоски. Это
говорит о том, что фотон — не физическая волна, а волна вероятности,
показывающая место его нахождения до взаимодействия.

5.

1.2 "СУТЬ КВАНТОВОГО КОМПЬЮТЕРА"
Квантовая запутанность — это явление, при котором изменение свойства одной
запутанной частицы мгновенно воздействует на другую, независимо от
расстояния, что вызывает скепсис у Эйнштейна. Квантовые компьютеры
используют запутанность и кубиты, находящиеся в состоянии суперпозиции, что
позволяет одновременно обрабатывать множество вариантов и увеличивает
вычислительную мощность. Создание мощных квантовых компьютеров
затруднено квантовой декогеренцией из-за взаимодействий кубитов с
окружающей средой, поэтому вычисления часто проводятся при низких
температурах и в стерильных условиях.

6.

1.3 "КВАНТОВЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЕ В ПОВСЕДНЕВНОСТИ"
Квантовые компьютеры обещают революцию в различных областях, позволяя
решать сложные задачи в тысячу раз быстрее. Однако есть и опасности:
современное шифрование данных может стать уязвимым из-за способности
квантовых алгоритмов быстро разлагать большие числа на множители. Это
угрожает как правительственной безопасности, так и личной
конфиденциальности. Появление мощных квантовых компьютеров может также
поставить под сомнение безопасность криптовалют

7.

2.1"Сложности использования квантовых компьютеров в
повседневной жизни"
Введение квантовых компьютеров в повседневное использование
сталкивается с рядом сложностей, включая чувствительность к окружающей
среде, требования к условиям эксплуатации и необходимость
специализированных знаний.

8.

2.1"Сложности использования квантовых компьютеров в
повседневной жизни"
В России квантовые компьютеры разрабатываются как в научных
институтах, так и в компаниях. Ключевые научные центры включают
Институт ядерной физики имени Г.И. Будкера, Московский физикотехнический институт и Физтех-центр ННЦ "Курчатовский институт",
которые занимаются фундаментальными исследованиями в области
квантовых технологий. Компании, такие как Роснано, Яндекс, Ростех и
Сколково

9.

Отличие Компьютеров
Разница
Квантовый
Стационарный
Единицы информации
Кубит
Бит
Отображение “1” и ”0"
Разное энергическое
состояние
Разное
намагничивание
Конкретные значение
Только “1” или ”0"
Любое сочетание
процентных долей “1”
и ”0"
Стабильность и шум
очень чувствителен к
шумам и
декогеренции
более устойчив к
шумам и
декогеренции

10.

“Заключение”
Квантовые компьютеры представляют собой ключевую область
исследований, открывающую новые возможности в
вычислениях. В рамках проекта мы углубились в изучение
c
квантовых явлений и их потенциала для решения сложных
задач, недоступных классическим компьютерам. Наш анализ
подтвердил, что квантовые машины имеют уникальные
способности, обещающие революционные изменения в
вычислениях, криптографии и других науках. Несмотря на
возникшие вызовы и сложности, уверенность в их потенциале
возросла. Проект подчеркивает необходимость дальнейших
исследований и разработки технологий, способных изменить
мир в будущем.

11.

Практическая часть №1
Я провел опрос среди 9 классов, результатом стали диаграммы:
2)Знаете ли вы принципы работы
1)Знаете ли вы, что такое
квантовых компьютеров?
квантовый компьютер?
Это не все результаты опроса, но они самые важные и передают то что 9-ти
классники практически не знают о квантовых компьютерах.

12.

Практическая часть №2
Я провел опрос среди 9 классов, результатом стали диаграммы:
Я провел урок у 9-Б класса по по теме "Квантовые компьютеры" я объяснил, что квантовые
компьютеры используют принципы квантовой механики для обработки информации. Рассказал
о квантовой суперпозиции и запутанности, используя аналогию с монеткой, которая
одновременно может быть "орлом" и "решкой". Представил историческую справку о первых
исследованиях, а также обсудил потенциал квантовых компьютеров в решении сложных задач,
таких как факторизация больших чисел и моделирование молекул. Урок прошел активно и
продуктивно, класс хорошо воспринял тему, и я надеюсь на рост интереса к квантовым
технологиям.

13.

Приложение
Буклет “Квантовые компьютеры: возможности и перспективы в
России”.

14.

1. Хидден Марсхалл. Квантовые вычисления и квантовая
информатика. Москва, 2015 год. ООО "Издательство "МЦНМО". 320
страниц.
2. Нильсен М., Чуанг И. Квантовые вычисления и квантовая
информатика. Москва, 2006 год. ООО "Издательство "Интернетуниверситет информационных технологий". 450 страниц.
Список
Литературы
3. Побежимов В.А. Основы квантовой компьютерной
информатики. Санкт-Петербург, 2018 год. ООО "Издательство
"БХВ-Петербург". 280 страниц.
4. Шень А. Чжункунг. Квантовые вычисления и их
применение. Пекин, 2010 год. Издательство "Китайская академия
наук". 380 страниц.

15.

Спасибо за внимание!