Moluch 251 c indd

Моделирование квантового алгоритма Гровера для поиска 
схемотехнического решения в прикладной программе MATLAB
Смирнов Юрий Александрович, инженер-конструктор
АО Центральное морское конструкторское бюро «Алмаз» (г. Санкт-Петербург)
Актимиров Анатолий Валерьевич, кандидат технических наук, старший преподаватель
Военный (военно-морской политехнический) институт Военного учебно-научного центра ВМФ «Военно-морская академия
имени Адмирала Флота Советского Союза Н. Г. Кузнецова» (г. Санкт-Петербург)
Целью статьи является ознакомление с разработанной имитационной моделью алгоритма Гровера 
в прикладной программе MATLAB, а также с результатами его работы, которые представлены в виде вы-

---

«Молодой учёный»
.
№ 13 (251)
 .
Март 2019 г.
50
Информатика
числений и графиков. Коротко описаны основы квантовых вычислений и подробно разобрана методика мо-
делирования.
Ключевые слова: 
квантовый компьютер, кубит, квантовый алгоритм, алгоритм Гровера.
З
а последние десятилетия область квантовых вычислений стала активным полем исследований для тысячи ученых по 
всему миру. После важных открытий в области теории квантовых вычислений, достижений в экспериментальной 
физике и инженерии сделали возможным создание первого прототипа квантового компьютера. Несмотря на уже суще-
ствующую коммерческие модели квантового компьютера, — IBM Q System One и D-Wave Systems, он по-прежнему 
остаётся труднодоступным для рядового исследователя в силу высокой цены и требовательных массогабаритных харак-
теристик. Этим объясняется востребованность имитационных моделей, с помощью которых стало возможным на клас-
сических компьютерах как разрабатывать и изучать квантовые алгоритмы, так и симулировать их работу.
В 1965 году, один из основателей Intel Гордон Мур нашел закономерность: количество транзисторов, размещаемых 
на кристалле ИС, удваивается каждые 2 года (рисунок 1). Однако у этого роста есть предел. В 2007 году Мур заявил, что 
закон скоро перестанет действовать из-за ограничения скорости света и атомарной природы вещества. Таким образом, 
законы функционирования интегральных схем на столь малых базовых элементах должны определяться законами микро-
мира или квантовой механики.
Применение квантовых компьютеров позволит реализовать новые алгоритмы, которые позволят решать задачи, 
требующие чрезмерно больших ресурсов при использовании классического компьютера. Этим объясняется и заин-
тересованность в развитии квантовых технологий не только таких технологических гигантов как IBM, Google, Micro-
soft, Intel, а также ведущих стран Великобритании, Германии, Израиле, Канаде, Китае, Нидерландах, России, США, 
Франции, Японии. Так, государственные программы финансирования квантовых разработок в Евросоюзе собрали €1 
млрд (программа «Квантовый флагман»), в Великобритании — $400 млн в США — $360 млн, в Китае — $220 млн.
В России исследования по этому направлению ведут специалисты Физико-технического института РАН (ФТИАН) 
во главе с академиков РАН К. А. Валиевым. Ректор МГУ Виктор Садовничий, который выпустил сборник переводов 
статей и журнал на тему исследования квантовых вычислений, а также две важные лекции Р. Фейнмана. Из россий-
ских теоретиков нельзя не упомянуть Александра Холево (автора выполненных еще в 1970-е годы пионерских работ по 
квантовой теории информации), Юрия Манина (первым в мире поставил в 1979 году проблему исследования вычис-
лительного потенциала квантовых автоматов), Алексея Китаева. Российский квантовый центр при поддержке НИТУ 
Рис.