Year: 2023
Type: dissertation
Abstract: Tato bakalářská práce se zabývá výpočtem vlastních čísel pomocí metod kvantového počítání. Hlavním cílem je porozumět základním pojmům kvantové mechaniky a aplikovat je na kvantové počítání. Práce se dále zaměřuje na seznámení se s jazykem Python a balíkem Qiskit pro implementaci řešení. Implementuje se řešič problémů vlastních čísel (eigen-solver) a provádí se výpočet potenciálových nadploch u molekul H2. První část práce je věnována studiu kvantové mechaniky a jejích základních pojmů, jako jsou kvantový stav, qubity, kvantová hradla a kvantové obvody. Dále se pracuje s principem superpozice a kvantovými algoritmy, jako je kvantová Fourierova transformace (QFT) a aproximace kvantové fáze (QPE), které mají klíčový význam pro výpočet vlastních čísel. V další části práce se implementuje eigen-solver pomocí balíku Qiskit. Vytváří se kvantový obvod pro QPE a ukazuje se, jak ho použít pro výpočet vlastních čísel. Následně se provádí výpočet potenciálových nadploch molekuly H2 pomocí sestavení lineární soustavy a její implementace v Qiskitu. Diskutuje se také o důležitých aspektech kvantového počítání, jako jsou dekoherence a mitigace. Ukazuje se, že dekoherence omezuje stabilitu kvantových systémů a přispívá ke chybám ve výpočtech. Jsou popsány různé metody mitigace, včetně přidání šumu do kvantových obvodů a použití mitigace chyb pro zvýšení přesnosti výsledků. Na závěr se diskutuje o budoucnosti kvantového počítání a jeho aplikací. Zmiňuje se potřeba dalšího vývoje kvantových technologií a omezení současných Noisy Intermediate-Scale Quantum(NISQ) systémů. Navrhuje se využití hybridních algoritmů, jako je Variational Quantum Eigensolver(VQE), které kombinují kvantové a klasické výpočty pro offloadování části výpočtu na kvantové procesory.
Source: DSpace VŠB-TUO (VŠB-TUO)
Author: Holoskevych, Viktor
Language: Czech
Subfield: Artificial Intelligence
Field: Computer Science
Domain: Physical Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7006636521