Quantum computers, principles and latest development

Abstract

Cieľom tejto práce je podať základné informácie o princípoch kvantových počí- tačov a ich nedávneho vývoja. V prvej časti práce sú vysvetlené pojmy kvantový bit, kvantový register a kvantové hradlo. Predstavené sú základné operácie pôsobiace na jeden a viacero qubitov a na príklade je ukázané ako pomocou základných hradiel zostrojiť ľubovoľné hradlo. V ďalšej časti je popísané fungovanie kvantového paralelizmu a jeho aplikácia v Deutschovom algoritme. Zavádza sa kvantová Fourierovú transformáciu a jej použitie. V poslednej kapitole je objasnené fungovanie kvantového počítača zostrojeného spoločnosťou D-Wave. Práca kladie dôraz na porovnávanie algoritmov a rýchlosti výpočtu klasického a kvantového počítača.

The main goal of this thesis is to give information on quantum computer principles and its latest development. In the first part we introduce quantum bits, quantum registers and quantum gates. We show basic operations acting on one and more qubits. On an example we present, how it is possible to construct an arbitrary gate using only elementary quantum gates. We describe a behaviour of quantum computers called quantum parallelism and show its application in Deutsch's algorithm. We define the quantum Fourier transform and its applications. In the last chapter we explain on what principle the D-Wave quantum computer works. In this thesis we compare classical and quantum computers in terms of algorithms and computational speed.