Методи обробки інформації надпровідних гравіметрів на основі квантових обчислень
| dc.contributor.advisor | Яценко, Віталій Олексійович | |
| dc.contributor.author | Без`язичний, Максим Володимирович | |
| dc.date.accessioned | 2022-01-19T09:54:28Z | |
| dc.date.available | 2022-01-19T09:54:28Z | |
| dc.date.issued | 2021 | |
| dc.description.abstracten | Actuality of theme. Quantum physics has brought many inventions and technologies into our ordinary lives, without which it is now difficult to imagine the world around us. For example, the laser, which is now used everywhere, from home appliances (laser levels, etc.) to high-tech systems. It would be logical to assume that sooner or later someone will come up with the idea of why not use quantum systems for calculations. And in 1980 it happened. The idea of quantum computing was first discussed by the well-known R. Feynman in a report at the first conference on computational physics, noting that it is impossible to model the evolution of a quantum system on a classical computer in an efficient way. He proposed an elementary model of a quantum computer that could perform such modeling. It took about 17 years from the idea to its first implementation in a computer with two qubits - (1998), and 21 years until the number of qubits increased to 53 (2019). Also, only relatively recently have we come to realize what Feynman was talking about and learn to model the simplest physical systems. The development of quantum computing is slow. Scientists and engineers face very difficult tasks, quantum states are very short-lived and fragile, and to keep them long enough to perform calculations, they have to build sarcophagi for tens of millions of dollars, which maintain temperatures slightly above absolute zero, and which are protected from external influences. In this work, we will analyze the challenges and problems posed by quantum computing to humanity, as well as explore possible ways to develop methods of quantum computing on the example of computation in gravimeters. The object of research is quantum algorithms and methods of calculating information in superconducting gravimeters, the possibility of constructing group discrete automata on the controlled transitions of a quantum system. The subject of research is the construction of quantum algorithms and the possibility of their application to calculate information in superconducting gravimeters. Purpose: to analyze the problems of information calculation processes in superconducting gravimeters, to describe the process and construction of the gravimeter. Investigate existing quantum algorithms, build an implementation of a quantum algorithm that can potentially optimize calculation methods in gravimetry. Simulate the algorithm on a working machine. Scientific novelty: The scheme of quantum algorithm is constructed and its work is modeled. The practical usefulness of quantum algorithms in comparison with classical ones is considered. The use of the implemented algorithm in the field of information calculation for gravimetry is proposed. Approbation of work. The main provisions of the work were presented and discussed at the XIV scientific conference of undergraduates and graduate students "Applied Mathematics and Computing" PMK-2021 (Kyiv, November 17-19, 2021) and the international scientific-practical conference "Topical issues of modern science, society and education ”(Kharkiv, December 26, 2021). Structure and scope of work. The master's dissertation consists of an introduction, three chapters and conclusions. In the introduction the general characteristic of work is given, the estimation of a modern condition of a problem is made, the urgency of a direction of researches is proved, the purpose and tasks of researches are formulated. The first section considers the components of the quantum system. Research of principles of construction of discrete automata on control transitions of quantum system. The second section provides an analysis of quantum algorithms and the potential benefits of combinatorics. A block diagram of a quantum algorithm is constructed and a step-by-step implementation of the algorithm on a quantum machine is given. The obtained result is analyzed. The third section describes the principles of gravimeter operation and information processing methods for gravimeters. The use of the implemented algorithm in the field of information calculation for gravimetry is proposed. The conclusions present the results of the work. The work is presented on 86 sheets, contains references to the list of used literature sources. | uk |
| dc.description.abstractuk | Актуальність теми. Квантова фізика принесла в наше звичайне життя багато винаходів і технологій, без яких зараз важко уявити навколишній світ. Наприклад, лазер, який зараз використовується скрізь, від побутової техніки (лазерні нівеліри та інше) до високотехнологічних систем. Логічно було б припустити, що рано чи пізно хтось висуне ідею про те, що чому б не використовувати квантові системи для обчислень. І ось 1980 року це сталося. Про ідею квантових обчислень заговорив вперше відомий Р. Фейнман у доповіді на першій конференції з фізики обчислень, зазначивши, що неможливо моделювати еволюцію квантової системи на класичному комп'ютері ефективним способом. Він запропонував елементарну модель квантового комп'ютера, який зможе провести таке моделювання. Минуло приблизно 17 років з моменту ідеї до її першої реалізації в комп'ютері з двома кубитами – (1998 рік), і 21 рік до моменту, коли кількість кубитів збільшилася до 53-х (2019 рік). Також лише відносно нещодавно ми підійшли до того, щоб реалізувати те, про що говорив Фейнман, та навчитися моделювати найпростіші фізичні системи. Розвиток квантових обчислень йде повільно. Перед вченими та інженерами стоять дуже складні завдання, квантові стани дуже недовговічні і крихкі і, щоб зберегти їх досить довгий час для виконання обчислень, доводиться будувати саркофаги за десятки мільйонів доларів, в яких підтримується температура трохи вища за абсолютний нуль, і які максимально захищені від зовнішніх впливів. Далі ми проаналізуємо завдання та проблеми які ставить квантові обчислення перед людством, а також дослідимо можливі шляхи розвитку методів квантових обчислень на прикладі обчислення у гравіметрах. Об’єктом дослідження є квантові алгоритмів та методи обчислення інформації у надпровідних гравіметрах, можливість побудови групових дискретних автоматів на керуючих переходах квантової системи. Предметом дослідження є побудова квантових алгоритмів і можливість їх застосування для обчислення інформації у надпровідних гравіметрах. Мета роботи: проаналізувати проблематику процесів обчислення інформації у надпровідних гравіметрах, описати процес та побудову гравіметру. Дослідити існуючі квантові алгоритми, побудувати реалізацію квантового алгоритму, який зможе потенційно оптимізувати методи обчислення в гравіметрії. Змоделювати роботу алгоритму. Наукова новизна: Побудовано схему квантового алгоритму та змодельована його робота. Розглянута практична користь квантових алгоритмів у порівнянні з класичними. Запропоновано використання реалізованого алгоритма у сфері обчислення інформації для гравіметрії. Апробація роботи. Основні положення роботи були представлені та обговорювались на XIV науковій конференції магістрантів та аспірантів «Прикладна математика та комп’ютинг» ПМК-2021 (Київ, 17-19 листопада 2021 р.) та міжнародна науково-практична конференція “Topical issues of modern science, society and education” (Харків, 26 грудня 2021 р.). Структура та обсяг роботи. Магістерська дисертація складається з вступу, трьох розділів та висновків. У вступі подано загальну характеристику роботи, зроблено оцінку сучасного стану проблеми, обґрунтовано актуальність напрямку досліджень, сформульовано мету і задачі досліджень. У першому розділі розглянуто складові квантової системи. Дослідження принципів побудови дискретних автоматів на управляючих переходах квантової системи. У другому розділі міститься аналіз квантових алгоритмів та потенціальна користь в сфері розв’язку задач комбінаторики. Побудована блок схема квантового алгоритму та наведена по-крокова реалізація алгоритму на квантовій машині. Проаналізовано отриманий результат. У третьому розділі описано принципи роботи гравіметра та методи обробки інформації для гравіметрів. Запропоновано використання реалізованого алгоритма у сфері обчислення інформації для гравіметрії. У висновках представлені результати проведеної роботи. Робота представлена на 86 аркушах, містить посилання на список використаних літературних джерел. | uk |
| dc.format.page | 86 с. | uk |
| dc.identifier.citation | Без`язичний, М. В. Методи обробки інформації надпровідних гравіметрів на основі квантових обчислень : магістерська дис. : 123 Комп’ютерна інженерія / Без`язичний Максим Володимирович. – Київ, 2021. – 86 с. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/45945 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | КПІ ім. Ігоря Сікорського | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.subject | квантові алгоритми | uk |
| dc.subject | гравіметр | uk |
| dc.subject | quantum algorithms | uk |
| dc.subject | gravimeter | uk |
| dc.subject.udc | 519.6 | uk |
| dc.title | Методи обробки інформації надпровідних гравіметрів на основі квантових обчислень | uk |
| dc.type | Master Thesis | uk |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Вантажиться...
- Назва:
- Bezjazychnyi_magistr.pdf
- Розмір:
- 1.83 MB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
- Опис:
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 9.1 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: