Quantum communication issues in storage and priority

Abstract

Kuantum Komputasyon ve Kuantum Haberleşme, Kuantum Mekaniği'nin prensiplerini kullanarak bazen akla yatkın görünmeyen sıradısı sonucların ortaya cıktığı, bilimin gelismekte olan dallarıdır. Buna karşılık, kuantum bilgisayarların gücü, klonlanamama teorisinin sonucu olarak kubitlerin bitler gibi depolanıp erişilememesi sebebiyle limitlidir. Bu tezin ilk kısmında kubit depolama problemi üzerinde duruyoruz. İlk olarak iyi bir kubit depolama sisteminin sahip olması gereken özellikleri öneriyoruz. Bu özellikler, ulaşım hız karmaşıklığı, devre karmaşıklığı, en fazla baglantı sayısı ve tamamlayıcı kubit sayısıdır. Daha sonra, önce yapıtaşı olarak, sonra büyük sistemler halinde değişik kübit depolama sistemleri önerip, onları bu kriterlere göre karşılastırıyoruz. Son olarak, bu sistemlerin yapılabilirliği uzerine yorum yapıyoruz.Klonlanamama teorisinin baska bir sonucu olarak, kuantum haberleşmede, bozuk bilgi tekrar gönderilemez. Bu yüzden, bozuk bilgiden mümkün olduğunca yararlanılmalıdr. Ayrca, kübitler bitler gibi hızlı okunamadığından dolay, hangi kübitlerin önce okunacağını hesaplamak faydalı olabilir. Bu tezin ikinci aşamasında, bozulan bilgiyi ölçmek ve okuyacağımız kübit önceliğini hesaplamak için yeni bir bit önceliği ölçümü geliştiriyoruz. Sonuçlarımızı, GF(2)'deki klasik blok kodlarda test ediyoruz.

Quantum Computation and Quantum Communication are emerging fields of science, in which principles of quantum mechanics are exploited to reach extraordinary results that may even seem counter-intuitive. However, the power of quantum computers are limited due to the fact that qubits cannot be stored or recalled as bits due to the no cloning theorem. In the rst part of this thesis we focus on the problem of qubit storage. First, we propose the essential requirements for a good qubit storage system, which are access delay complexity, circuit complexity, maximum connectivity and use of ancillary qubits. Later, we introduce different possible qubit storage systems first as building blocks and then for large systems and comment on the feasibility of constructing these systems.As another consequence of no cloning theorem, in quantum communications, a corrupt data cannot be retransmitted. Therefore, we may have to use corrupt data to its fullest. Moreover, since it is not yet possible to read and measure qubits as readily as bits, sometimes it may be necessary to evaluate which qubits should be handled first. In the second part of this thesis, in order to quantify the damage on a corrupt data and to prioritize our qubit reading, we propose a novel measure of bitwise information priority. We simulate our results in classical block codes in GF(2).