OPTIK TOLALAR ASOSIDA KORPORATIV VA SANOAT TARMOQLARINI TASHKIL QILISHDA XAVFSIZLIK MASALALARI

Аннотация

Quvvat sarfining oshishi, jismoniy o'lchamdagi cheklovlar va qisqa kanal effekti an'anaviy metall oksidli-yarim o'tkazgich (CMOS) texnologiyasining asosiy muammolaridir. Nano-miqyosdagi arxitekturalar bo'yicha ko'plab tajribalar ushbu kamchiliklardan kelib chiqqan. An'anaviy CMOS-ga asoslangan texnologiyaga raqobatchi sifatida Kvant Hujayrali Avtomatika(Quantum-dot Cellular Automata–QCA) texnologiyasi kvant nuqtalaridan foydalangan holda raqamli mantiqiy sxemalarni loyihalash uchun tubdan yangi hisoblash asosini taqdim etadi. Biz hozirgi kvant hisoblash texnikasini beshta yo'nalishda ko'rib chiqamiz. Topilmalar shuni ko'rsatadiki, kvant kompyuterlari nosozliklarga juda moyil va yuqori kechikish(latency)ga ega. Afsuski, hozirgi va yaqin kelajakdagi kvant kompyuterlari uchun kvant xatolarini tuzatish tizimlari hali ham mavjud emas. Tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, kvant hisob- kitoblari kvant muammolarni hal qilishdan oldin muhim algoritmik yutuqlarni talab qiladi. Kalit so’zlar: Kvant, CMOS, QCA, Kvant hujayrali avtomatika. Kvant hisoblash butun dunyo bo'ylab tadqiqotchilar va muhandislar uchun mavjud bo'lgan eng yangi texnologiya sifatida qaralmoqda. Ko'pgina akademik doiralar kelajakda kvant hisoblashlari o'sib borayotgan katta ma'lumotlar bilan ishlashda an'anaviy kompyuterlarga nisbatan ko’plab afzalliklarini taqdim qilishini e’tirof etishmoqda [1], [2]. Individual elektronlar, individual atomlar va elementar zarralar kvant mexanikasining asosidir. Tadqiqotchilar kvant mexanikasini hisoblashda qo‘llash orqali taklif etilayotgan kvant kompyuteri yaqin kelajakda protsessorlarning ishlov berish quvvatlarini mavjud protsessorlarning klassik hisoblash imkoniyatlaridan yuqori darajada oshirishi mumkinligini taxmin qilishmoqda [3]. Kvant kompyuteri - bu murakkab muammolarni hal qilish uchun kvant fizikasidan foydalanadigan qurilmaga aytiladi. Kvant kompyuteri kontseptsiyasi fundamental paradoksdan haqiqiy 2048 kubitli tizimga qadar ishlab chiqilgan bo'lib, Kanadaning kvant hisoblash kompaniyasi – “DWave” kompaniyasi kvant kompyuterini misol sifatida olishimiz mumkin [4]. Kvant kompyuterlari oddiy kompyuterlarga o'xshamaydi. Bitlarda (0 yoki 1) ma'lumotdan foydalanadigan va qayta ishlaydigan an'anaviy kompyuterlardan farqli o'laroq, kvant kompyuterlar bir vaqtning o'zida bir va noldan ko'proq narsani ifodalovchi kvant biti yoki kubitdan foydalanadilar [5], [6]. Kvant kompyuterlariga xos bo’lgan ikki tushuncha mavjud, bular holatlarning superpozitsiyasi va kvant chalkashlik(entanglement), va ayni shu xususiyatlar ularga misli ko'rilmagan ishlov berish tezligini beradi. Holatlarning superpozitsiyasi kvant kompyuterining bir vaqtning o'zida bir nechta kvant holatida yashash qobiliyatini anglatadi. Ikki yoki undan ortiq zarralar mustaqil ravishda yo'q qilib bo'lmaydigan kvant holatini o'rnatganda sodir bo'ladigan chalkashlik kvant kompyuterlarining yana bir xususiyatidir. Kvant kompyuterlaridagi bu xususiyatlar ularga ma'lumotlarni favqulodda tezlikda qayta ishlash imkonini beradi [5]. Hatto hozirgi superkompyuterlar ham bir necha holatlarda katta ma'lumotlarni qayta ishlashda samarasiz bo'lib bormoqda. Shunday qilib, kvant hisoblash kompyuter olimlari, tadqiqotchilar, dasturchilar va muhandislar uchun an'anaviy hisoblashdan ancha ustunroq hisoblash quvvatlarini yaratish va oshirish uchun yangi vositalar to'plami sifatida takomillashib bormoqda. Mavjud tadqiqotlarga asoslanib, biz ushbu sohada potensial kvant kompyuterlarini ishlab chiqarishda beshta yo’nalishni aniqladik. 1-rasmda ushbu ilovalar ko'rsatilgan. 161 1-Rasm. Kvant kompyuterlar uchun potensial paradigmalar. Har bir yo’nalishni alohida tahlil qilib, aniqlashtirib olamiz. Demak bular quyidagilardan iborat: Kvant sxemasi modeli – Quantum circuit model. Bu texnologiya kvant hisoblash tushunchasidan kelib chiqqan. Kvant axborot nazariyasida kvant sxemasi klassik sxemalarga o'xshash kvant hisoblash modeli bo'lib, unda hisoblash kvant elementlari, o'lchovlar, qubitlarni ma'lum qiymatlarga boshlash va boshqa harakatlarga undash ketma-ketligidir. Ya’ni, kvant sxemasi - kvant ma'lumotlari to'plamida kvant operatsiyalarini bajarish uchun ko'rsatmalar to'plami. Demak, kvant zanjirining boshlang'ich qismi kvant ma'lumotlarining tavsifidir. N-qubit registr bunday tartib uchun nomdir. Ushbu senariydagi kvant ma'lumotlari faqat n-kvant bitidan iborat. Biroq, kvant sxemasi modelidan turli kvant ma'lumotlarini tushuntirish uchun foydalanish mumkin, masalan, uch darajali kvant tizimlari yoki qutritlar, ularning barchasi sifatida. Penrose grafik yozuvining o'zgarishi kvant zanjiri komponentlarini grafik tarzda ko'rsatish uchun ishlatiladi. Kvant Tyuring mashinasi – Quantum Turing Machine (QTM): Bu texnologiya kvant kompyuter hodisalarini ifodalash uchun foydalaniladigan abstrakt mashinadir. QTM – bu ananaviy Tyuring mashinasining (TM) kvant ekvivalenti hisoblanadi. U kvant hisoblashning barcha kuchlarini qamrab oluvchi asosiy modelni taqdim etadi, ya'ni har qanday kvant alg