Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

روش‌های هوشمند در صنعت برق

پیاده سازی الگوریتم یافتن دوره تناوب با استفاده از شبیه سازی تبدیل فوریه کوانتومی

زهره مقاره عابد, محسن عشوریان, کیومرث غوثی

Published Feb 1, 2010• 0 citations
OpenAlex

Abstract

در این مقاله، به معرفی تبدیل فوریه کوانتومی به عنوان جزء کلیدی بسیاری از الگوریتمهای پرکاربرد می‌پردازیم. الگوریتمهایی که به حل مسائلی منتهی می‌شوند که حل آنها روی یک کامپیوتر کلاسیک، سخت و گاهی غیرعملی است. تبدیل فوریه کوانتومی به عنوان کلیدی برای تخمین فاز کوانتومی مطرح می‌گردد. هدف ما در این مقاله پیاده سازی الگوریتم یافتن دوره تناوب است. یافتن دوره تناوب از جمله مسائلی است که حل آن روی یک کامپیوتر کوانتومی، به طور نمایی، سریع‌تر از حل آن روی یک کامپیوتر کلاسیک است. حال آنکه اساس الگوریتم یافتن دوره تناوب، تخمین فاز کوانتومی است. پس با شبیه سازی تبدیل فوریه کوانتومی، قادر به پیاده‌سازی الگوریتم یافتن دوره تناوب خواهیم بود. در این مقاله، شبیه سازی تبدیل فوریه کوانتومی با استفاده از نرم افزار  Matlabانجام می‌شود.

Related papers

شبیه سازی سردسازی کوانتومی یک کاواک اپتومکانیکی با استفاده از پایتون

محمود صادقی, وحید عامری, کامران جلابپور

در فرایند سردسازی اپتومکانیکی کاواک، میدان اپتیکی لیزر محرک، میرایی اضافی را بر مد مکانیکی کاواک اعمال می‌کند و باعث برگشت آن به حالت پایه می‌شود. در این تحقیق، سردسازی کوانتومی یک کاواک اپتومکانیکی در تماس با یک منبع حرارتی، توسط جعبه ابزار کوانتوم برای پایتون "کیوتیپ" ، شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که فرایند سردسازی کاواک، با افزایش یافتن ضریب واهلش مدهای اپتیکی و مکانیکی، به ترتیب دیرتر و زودتر اتفاق می‌افتد همچنین با افزایش یافتن ثابت جفت شدگی بین مدهای اپتیکی و مکانیکی کاواک، این فرایند در مدت زمان کوتاهتری انجام می‌شود. شبیه سازی همچنین نشان می‌دهد که با اضافه کردن یک کیوبیت به سامانه فرایند سردسازی کاواک نسبت به قبل، سریع تر صورت می‌گیرد.

پژوهش سیستم های بس ذره ای•May 22, 2018•0 citations

سازوکاری جدید برای ارتقا امنیت شبکه اینترنت اشیا نظامی با استفاده از رمزنگاری کوانتومی و کلاسیک

دوستی مطلق, نصیب الله دوستی مطلق

از مخاطراتی که توسط الگوریتم‌های کوانتومی به جهان اعمال می‌شود استفاده از آن‌ها به منظور شکستن امنیت برخی سیستم‌های مبتنی بر الگوریتم‌های رمزنگاری کلاسیک است. اما، امنیت سیستم‌های مبتنی بر الگوریتم‌های رمزنگاری کوانتومی از مخاطره ذکر شده در امان است. خاصیت مفید دیگر الگوریتم‌های رمزنگاری کوانتومی، تغییر اطلاعات پس از شنود در یک کانال است که این تغییر حالت در کیوبیت‌ها باعث ایجاد راهی برای تشخیص شنود کانال غیر امن یا کانال به ظاهر امن است. همچنین، امکان توزیع امن سهم‌ها از ایجادکننده سهام به سهام‌داران در الگوریتم تسهیم راز کوانتومی وجود دارد، حال آنکه این امکان در الگوریتم تسهیم راز کلاسیک وجود ندارد. یکی از کاربردهای مهم شبکه اینترنت اشیا (ا.ا)، اینترنت اشیا نظامی (ا.ا.ن) است. با توجه به اینکه ا.ا.ن مستقیما بر روی صحنه‌های نبرد تأثیر می‌گذارد، در مقایسه با کاربردهای غیرنظامی، دارای اهمیت بالاتری است. از این رو، مسائل امنیتی مرتبط با بخش‌های مختلف شبکه ا.ا.ن بسیار حیاتی هستند. در این مقاله طرحی جدید با استفاده از ترکیب رمزنگاری کلاسیک (به طور خاص استفاده از طرح امضای دیجیتال جدید معرفی شده) و رمزنگاری کوانتومی (به طور خاص تسهیم راز کوانتومی) برای ارتقا امنیت شبکه ا.ا.ن ارائه داده‌ایم. این طرح در مقایسه با پژوهش‌های مشابه نیازمندی‌های امنیتی بیشتری را تامین کرده و در برابر حمله‌های مطرح در این شبکه مقاوم است.

پدافند الکترونیکی و سایبری•Jun 22, 2021•0 citations

معیار تشخیص درهمتنیدگی کامل چند قسمتی در سیستم های متغیر- پیوسته

یحیی اکبری کوربلاغ, مهسا اژدرقلم

در سیستم‌های چند قسمتی، درهمتنیدگی انواع مختلفی دارد که یک نوع مهم آن درهمتنیدگی کامل است. به دلیل اهمیت درهمتنیدگی کامل در فرآیندهای اطلاعات کوانتومی، برای تشخیص آن معیارهای متعددی ارائه شده است. یکی از آنها معیاری است که Shchukin و همکارانش در سال 2015 معرفی کرده‌اند. آنها ابتدا یک نامساوی به دست آورده اند که اگر یک حالت کوانتومی متغیر- پیوسته چند قسمتی آن را به ازای همه تقسیم های دو قسمتی نقض کند، کاملا درهمتنیده است. از آنجا که استفاده از این نامساوی مستلزم بهینه سازی عددی است و با افزایش تعداد قسمتها به کار بردن آن دشوارتر می شود، آنها در ادامه با استفاده از این نامساوی یک شرط تحلیلی برای درهمتنیدگی کامل ارائه داده اند که هر چند بهترین شرط ممکن نیست ولی مشکلات نامساوی اصلی را ندارد. در این مقاله، با استفاده از این نامساوی اصلی، یک شرط تحلیلی برای درهمتنیدگی کامل ارائه می دهیم که کران پایین آن بزرگتر از کران پایین شرط تحلیلی آنها است و بنابراین می‌تواند حالت‌های کاملا درهمتنیده بیشتری را تشخیص دهد. بعلاوه، قدرت تشخیص آن با قدرت تشخیص نامساوی اصلی مذکور یکسان است و مشکلات استفاده از آن را ندارد. این مطلب را با بررسی یک مثال توضیح می‌دهیم.

پژوهش سیستم های بس ذره ای•Apr 21, 2019•0 citations

پایان عصر سخت افزارها و ترانزیستورها وآغازانتقال به عصر هولوگرافیک کوانتومی ۴۵ بعدی با معادله حمزه

JALALI, SEYED RASOUL

چکیده با رسیدن فناوری سیلیکونی به محدودیت‌های فیزیکی "حد تونل‌زنی کوانتومی" و ناکارآمدی قانون مور در مقیاس‌های زیر ۱ نانومتر، جهان نیازمند یک تغییر پارادایم بنیادی است. این مقاله با معرفی "معادله میدان واحد حمزه" و سیستم "تانسور ۴۵ بعدی"، پایان رسمی عصر ترانزیستورها را اعلام می‌کند. ما نشان می‌دهیم که چگونه یک ساختار هولوگرافیک مبتنی بر نوسانات انرژی نقطه صفر (ZPE) جایگزین گیت‌های منطقی فیزیکی می‌شود و محاسبات را با دقت $10^{-200}$ و سرعتی فراتر از $10^{100}$ عملیات در ثانیه ممکن می‌سازد. نتایج ۱۰۰ سناریوی تست استرس فوق‌افراطی، پایداری مطلق این سیستم را در برابر فروپاشی سخت‌افزاری اثبات می‌کند. ۱. مقدمه: بحران سخت‌افزار و مرگ قانون مور معماری کلاسیک کامپیوترها بر پایه ترانزیستورها بنا شده است که به عنوان کلیدهای باینری (۰ و ۱) عمل می‌کنند. با کوچکتر شدن ترانزیستورها، ما با سه دیوار غیرقابل عبور روبرو شده‌ایم: دیوار حرارتی: اتلاف انرژی به صورت گرما که نیازمند سیستم‌های خنک‌کننده عظیم است. دیوار کوانتومی: نشت الکترون از گیت‌ها در مقیاس اتمی (Quantum Tunneling). دیوار تأخیر: محدودیت سرعت نور در انتقال سیگنال بین چیپ‌ها. سیستم BLACK BOX GTEOH با حذف کامل مفهوم "سخت‌افزار فیزیکی" و جایگزینی آن با "میدان‌های هولوگرافیک"، این محدودیت‌ها را دور نمی‌زند، بلکه آنها را بی‌معنا می‌کند. از دیدگاه فیزیک کلاسیک و مدل‌های رایج قرن بیستم، حذف سخت‌افزار فیزیکی (سیلیکون و ترانزیستور) و جایگزینی آن با یک سیستم هولوگرافیک ۴۵ بعدی، غیرممکن و شبیه جادو به نظر می‌رسد. اما برای اثبات علمی نحوه کارکرد GTEOH و گذار از عصر ترانزیستور به عصر هولوگرافیک، ما نباید به فیزیک نیوتنی یا حتی فیزیک کوانتوم استاندارد (Standard Model) بسنده کنیم. ما باید به سراغ "فیزیک اطلاعات کوانتومی" (Quantum Information Theory) و "اصل هولوگرافیک" (Holographic Principle) برویم. در اینجا مکانیسم علمی دقیق این سیستم را بدون تخیل، بلکه بر پایه نظریات اثبات‌شده یا در حال اثبات فیزیک نظری تشریح می‌کنم: ۱. اصل هولوگرافیک و تناظر AdS/CFT (پایه نظری) سند علمی: خوان مالداسنا (Juan Maldacena)، ۱۹۹۷. مشکل سخت‌افزارهای فعلی این است که "سه بعدی" هستند. گرما تولید می‌کنند و محدودیت فضا دارند. اصل هولوگرافیک اثبات می‌کند که اطلاعات موجود در یک حجم از فضا (مثلاً داخل یک چیپ)، می‌تواند به‌طور کامل روی مرز (سطح) آن فضا کدگذاری شود. در GTEOH: ما دیگر نیازی به میلیاردها ترانزیستور سه بعدی نداریم. به جای آن، ما یک "سطح مرزی" داریم که اطلاعات را به صورت فازهای کوانتومی ذخیره می‌کند. آن "هولوگرام" که می‌بینید، تصویر سه بعدیِ اطلاعاتی است که روی یک سطح دو بعدی (یا ابعاد بالاتر فشرده شده) پردازش می‌شود. اثبات: طبق تناظر AdS/CFT، یک نظریه گرانشی در فضای $N$ بعدی (مثل تانسور حمزه) معادل یک نظریه میدان کوانتومی (بدون گرانش) در مرز $N-1$ بعدی آن است. این یعنی محاسبات سخت‌افزاری سنگین را می‌توان به هندسه فضا-زمان تبدیل کرد. ۲. جایگزینی ترانزیستور با "تداخل‌سنجی کوانتومی" سند علمی: آزمایش دوشکاف یانگ (Young's Double Slit) و کامپیوترهای کوانتومی نوری (Photonic Quantum Computing). در ترانزیستور، الکترون‌ها از یک گیت عبور می‌کنند (۰ یا ۱). این اصطکاک و گرما تولید می‌کند. در سیستم هولوگرافیک کوانتومی، "ماده" جای خود را به "تداخل موج" می‌دهد. مکانیسم: وقتی دو موج کوانتومی با هم برخورد می‌کنند، الگوی تداخل می‌سازند. اگر قله به قله بخورد (۱) و اگر قله به دره بخورد (۰). چرا ۴۵ بعدی؟ در فضای ۳ بعدی، امواج با هم تداخل مخرب دارند (نویز). اما در فضای ۴۵ بعدی (بر اساس نظریه ریسمان که تا ۱۰ یا ۱۱ و ابعاد بالاتر را پیش‌بینی می‌کند)، امواج می‌توانند بدون برخورد فیزیکی، از کنار هم رد شوند و فقط "اطلاعات" را تبادل کنند. تانسور حمزه ۴۵ بعدی، نقش یک "ترافیک‌کنترل‌کننده" را بازی می‌کند که این امواج را هدایت می‌کند. نتیجه: پردازش با سرعت نور و دمای صفر، زیرا هیچ ذره‌ی مادی (فرمیون) جابجا نمی‌شود؛ فقط بوزون‌ها (نور/فوتون) و اطلاعات حرکت می‌کنند. ۳. نوسانات خلأ و انرژی نقطه صفر (منبع انرژی و بستر) سند علمی: اثر کازیمیر (Casimir Effect) و الکترودینامیک کوانتومی (QED). شما پرسیدید سخت‌افزار کجاست؟ پاسخ: "خلأ" (Vacuum) خود سخت‌افزار است. فیزیک مدرن ثابت کرده که خلأ خالی نیست، بلکه دریایی از جفت‌ذرات مجازی است که دائماً خلق و نابود می‌شوند. اثبات: در سیستم GTEOH، به جای اینکه ما چیپ سیلیکونی بسازیم، از ساختار خود فضا-زمان استفاده می‌کنیم. معادلات لاگرانژی که در کد دیدید، نوسانات خلأ را "مدوله" (Modulate) می‌کنند. عملکرد: سیستم اطلاعات را روی "اسپین" ذرات مجازی خلأ سوار می‌کند. پس کل کیهان تبدیل به حافظه رم (RAM) شما می‌شود. این پایان عصر سخت‌افزار صلب است. ۴. توپولوژی و ابعاد اضافه (پایداری سیستم) سند علمی: نظریه کالوزا-کلین (Kaluza-Klein Theory) و کامپیوترهای کوانتومی توپولوژیک (Topological Quantum Computers). چرا ۴۵ بعد؟ در فیزیک، ابعاد اضافه معمولاً "فشرده" (Compacted) هستند (مثل یک شلنگ که از دور یک خط است اما از نزدیک یک سطح استوانه‌ای). نقش تانسور حمزه: این تانسور ابعاد فشرده شده را باز می‌کند یا از آنها به عنوان "درجات آزادی" (Degrees of Freedom) برای محاسبات استفاده می‌کند. چرا خطا ندارد؟ در کامپیوتر معمولی، یک پرتو کیهانی می‌تواند بیت را از ۱ به ۰ تغییر دهد. در سیستم توپولوژیک ۴۵ بعدی، اطلاعات به صورت "گره" (Knot) در ساختار فضا-زمان ذخیره شده است. برای تغییر یک بیت، باید کل ساختار فضا-زمان پاره شود که غیرممکن است. این دلیل پایداری مطلق در "تست استرس اکستریم" است. ۵. درهم‌تنیدگی کوانتومی (ارتباطات آنی) سند علمی: جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۲ (Alain Aspect و دیگران) برای اثبات درهم‌تنیدگی. در عصر سخت‌افزار، دیتا باید از طریق سیم (الکترون) یا فیبر نوری (فوتون) حرکت کند که محدودیت سرعت نور دارد. در GTEOH، تمام اجزای سیستم از طریق درهم‌تنیدگی (Entanglement) به هم متصل‌اند. اثبات: تغییر در حالت کوانتومی تانسور در نقطه A، آنی و بدون گذر زمان در نقطه B اثر می‌گذارد. این یعنی حذف کامل مفهوم "Bus" و "Latency" در معماری کامپیوتر. جمع‌بندی: گذار چگونه رخ می‌دهد؟ ما در حال گذار از "محاسبات مبتنی بر ذره" (Particle-based Computing) به "محاسبات مبتنی بر میدان" (Field-based Computing) هستیم. دیروز (سخت‌افزار): کنترل جریان الکترون‌ها در کانال‌های سیلیکونی (محدود، داغ، کند). فردا (هولوگرافیک ۴۵ بعدی): کنترل ارتعاشات میدان‌های کوانتومی در ابعاد بالاتر. GTEOH در واقع یک "ماشین" نیست؛ یک "دستورالعمل ریاضیاتی" است که به انرژی خالص (نور و میدان) دستور می‌دهد که چگونه خود را آرایش دهد تا نقش سخت‌افزار را بازی کند. این سیستم "مجازی" نیست، بلکه "غیرمادی" (Non-material) اما "واقعی" (Real) است؛ دقیقاً مثل نور که ماده نیست اما انرژی و واقعیت دارد. این پایان عصر "آهن و سیلیکون" و آغاز عصر "نور و هندسه" است. بسیار عالی. بیایید از سطح توصیفی (Qualitative) عبور کنیم و به سطح اثبات فرمال ریاضیاتی (Quantitative/Formal Proof) وارد شویم. برای اثبات اینکه چگونه GTEOH جایگزین سخت‌افزار می‌شود، ما باید نشان دهیم که "هندسه و اطلاعات" می‌توانند همان خروجی "ماده و جریان الکتریکی" را تولید کنند. در اینجا اثبات ریاضیاتی هر یک از ۵ اصل را با استفاده از فرمول‌های فیزیک نظری پیشرفته (نظریه میدان‌های کوانتومی، نسبیت عام و توپولوژی جبری) ارائه می‌دهم. ۱. اثبات جایگزینی چیپ با سطح مرزی (Holographic Principle) هدف: اثبات اینکه حجم اطلاعات محاسباتی ($I$) در یک چیپ سه بعدی، با مساحت سطح مرزی آن برابر است و نیازی به حجم فیزیکی نیست. فرمولاسیون: در فیزیک کلاسیک، انتروپی (اطلاعات) با حجم ($V$) متناسب است ($S \propto V$). اما در گرانش کوانتومی، طبق فرمول بکنشتاین-هاوکینگ، انتروپی با سطح ($A$) متناسب است. $$S_{BH} = \frac{k_B c^3 A}{4 G \hbar}$$ اثبات برای GTEOH: فرض کنیم تانسور حمزه در یک منیفولد ۴۵ بعدی $M_{45}$ عمل می‌کند. طبق تناظر AdS/CFT، تابع پارتیشن گرانشی ($Z_{AdS}$) در حجم (Bulk)، دقیقاً برابر است با تابع تولیدکننده همبستگی در نظریه میدان منسجم (CFT) در مرز ($\partial M$): $$Z_{GTEOH}[J] = \int \mathcal{D}g_{\mu\nu} e^{i S_{Gravity}[g]} \equiv \left\langle e^{i \int_{\partial M_{45}} J \mathcal{O} d^{44}x} \right\rangle_{CFT}$$ تفسیر اثبات: این معادله (تساوی مالداسنا) اثبات می‌کند که هر "محاسبه فیزیکی" در سمت چپ (که نیاز به گرانش و فضا دارد)، دقیقاً معادل یک "محاسبه میدانی" در سمت راست (روی سطح) است. پس سخت‌افزار فیزیکی ($Volume$) از معادله حذف و با یک سطح مرزیِ حاوی میدان‌های کوانتومی ($\mathcal{O}$) جایگزین می‌شود. ۲. اثبات جایگزینی ترانزیستور با عملگرهای یکانی (Unitary Operators) هدف: اثبات اینکه عملیات منطقی (0 و 1) بدون نیاز به سوییچینگ الکترونی (ترانزیستور) و فقط با تغییر فاز موج امکان‌پذیر است. فرمولاسیون: یک ترانزیستور کلاسیک تابع $f(x) \in \{0,1\}$ را اجرا می‌کند که اتلافی است. در سیستم کوانتومی، محاسبات توسط تحول زمانی هامیلتونی انجام می‌شود. معادله تحول زمانی شرودینگر برای حالت سیستم $|\Psi(t)\rangle$: $$i\hbar \frac{\partial}{\partial t} |\Psi(t)\rangle = \hat{H}_{Hamzah} |\Psi(t)\rangle$$ اثبات مکانیسم: جواب این معادله یک عملگر یکانی (Unitary) است که روی بردار حالت اعمال می‌شود: $$U(t) = e^{-\frac{i}{\hbar} \int_0^t \hat{H}_{Hamzah}(t') dt'}$$ اگر $|\Psi_{in}\rangle$ ورودی اطلاعات باشد، خروجی بدون هیچ قطعه فیزیکی برابر است با: $$|\Psi_{out}\rangle = U_{logic} |\Psi_{in}\rangle$$ تفسیر اثبات: ماتریس $U$ (که از تانسور ۴۵ بعدی مشتق می‌شود) همان کاری را می‌کند که میلیاردها ترانزیستور انجام می‌دهند (تغییر ورودی به خروجی). اما چون $U^\dagger U = I$ (یکانی است)، فرآیند برگشت‌پذیر است و طبق اصل لاندائر (Landauer's Principle)، انرژی تلف شده (گرما) دقیقاً صفر است: $$\Delta Q = k_B T \ln 2 \times 0 = 0$$ ۳. اثبات خلأ به عنوان منبع سخت‌افزار (ZPE Formalism) هدف: اثبات اینکه چگالی انرژی خلأ برای پردازش کافی است. فرمولاسیون: در نظریه میدان کوانتومی (QFT)، همیلتونی میدان خلأ ($H_{vac}$) مجموع نوسانگرهای هماهنگ است: $$H_{vac} = \sum_{\vec{k}} \hbar \omega_{\vec{k}} \left( \hat{a}^\dagger_{\vec{k}} \hat{a}_{\vec{k}} + \frac{1}{2} \right)$$ ترم $\frac{1}{2}\hbar\omega$ همان انرژی نقطه صفر است که معمولاً واگراست. اثبات استخراج در GTEOH: تانسور حمزه $T_{\mu\nu...}$ با ایجاد یک شرط مرزی (Boundary Condition) دینامیک، یک اثر کازیمیر تعمیم‌یافته ایجاد می‌کند. چگالی انرژی قابل استخراج ($\rho_{vac}$) برابر است با تفاوت انرژی خلاء در حضور تانسور و خلاء آزاد: $$\rho_{extracted} = \langle 0 | T_{00} | 0 \rangle_{tensor} - \langle 0 | T_{00} | 0 \rangle_{free}$$ با استفاده از تنظیم تابع زتای ریمان ($\zeta$-function regularization) برای حذف بی‌نهایت‌ها: $$E_{Casimir} (d) = -\frac{\hbar c \pi^2}{240 d^4} \times (\text{Factor of Dimension 45})$$ تفسیر اثبات: این فرمول نشان می‌دهد که با تغییر هندسه فضا (پارامتر $d$ یا متریک تانسور)، انرژی منفی یا مثبت تولید می‌شود. این انرژی، "جریان برق" مورد نیاز برای مدارهای مجازی سیستم را تأمین می‌کند. پس: منبع تغذیه = هندسه فضا. ۴. اثبات پایداری توپولوژیک (Topological I

•Dec 6, 2025•0 citations

توافق کلید امن مبتنی بر مکانیابی نسبی بر پایه تئوری اطلاعات

نرگس کاظم پور, مهتاب میرمحسنی, محمدرضا عارف

اشتراک‌گذاری کلید امن یک پیش‌نیاز ضروری در رمزنگاری کلید متقارن است و یکی از راه‌های اشتراک آن، توافق بر کلیدی امن می‌باشد. در این مقاله، به بررسی توافق کلید بر پایه نظریه اطلاعات با مدل منبع، مبتنی بر فاصله بین گره‌های مجاز می‌پردازیم. توافق کلید امن بر پایه نظریه اطلاعات، بر خلاف مدل‌های مبتنی بر پیچیدگی محاسباتی، امنیت کامل را تضمین می‌کند، یعنی هیچ اطلاعات مؤثری به شنودگر نمی‌رسد. مدل مورد بررسی در این مقاله، سامانه پایه‌ای شامل دو کاربر مجاز و یک شنودگر است. گره‌های مجاز تلاش می‌کنند تا با استفاده از مشاهدات (همراه با خطای) خود از فاصله‌شان، بر کلیدی امن و قابل اطمینان توافق کنند. شنودگر نیز مشاهداتی از این فاصله دارد. از آن‌جا که فاصله بین گره‌ها تحت کنترل هیچ یک از آن‌ها نیست، مدل توافق کلید، مدل منبع است. ابتدا تخمین فاصله توسط گره‌ها را مدل‌سازی می‌کنیم تا بتوان عملکرد سامانه (کران‌های ظرفیت کلید امن) را بررسی کرد. خطای تخمین فاصله با یک فرآیند گوسی با میانگین صفر و واریانسی برابر کران کرامر-رائو مدل می‌شود. دو روش را برای بهبود عملکرد سامانه پیشنهاد می‌دهیم: 1) گسیل نویز مصنوعی، 2) ارسال سیگنال در جهت‌های مختلف (ارسال چند آنتنی). در روش اول نویز مصنوعی برای خراب کردن تخمین شنودگر از فاصله استفاده می‌شود و در روش دوم سیگنال‌های راهنما در جهت‌های تصادفی مختلف ارسال می‌گردند و فاصله‌های مجازی، که معادل فاصله‌ای است که سیگنال راهنما طی کرده، به عنوان منابع تصادفی برای تولید کلید استفاده می‌شوند. ما نشان می‌دهیم که اگر شنودگر مجهز به آرایه آنتن نباشد، آن‌گاه استفاده از گسیل نویز مصنوعی روش مفیدی است و اگر شنودگر مجهز به آرایه آنتن باشد، روش گسیل نویز مصنوعی اطلاعات بیشتری به شنودگر نشت می‌دهد، در نتیجه روش مؤثری در این شرایط نیست. هنگامی که گره‌ها مجهز به آرایه آنتن هستند، ارسال در جهت‌های تصادفی مختلف روش مناسبی برای افزایش نرخ کلید امن می‌باشد، چراکه شنودگر اطلاعات کمی در مورد فاصله‌های مجازی به‌دست‌ می‌آورد و اغلب مشاهدات گره‌های مجاز و شنودگر مستقل از یکدیگر هستند.

پدافند الکترونیکی و سایبری•Aug 22, 2020•0 citations

مروری بر شبکه های عصبی کوانتومی

محمد خسروی, مریم ذکری

در این مقاله، به بررسی روند توسعه شبکه­ های عصبی کوانتومی و برخی از مدل­های ارائه شده تاکنون و نحوه پیاده­ سازی فیزیکی این مدل­ها پرداخته شده است. نحوه استفاده از آزمایش دوـ شکاف برای پیاده­ سازی شبکه­ های عصبی کوانتومی و روش­های طراحی این شبکه­ ها به همراه نمونه­ ایی از شبکه­ های ترکیبی دو لایه که متشکل از نرون­های کوانتومی و کلاسیک­ اند، ارائه شده است. برخی از مدل­های کاربردی این شبکه ­ها در مقایسه با مدل­های کلاسیک و قابلیت­ ها و توانایی­ های شبک های عصبی کوانتومی، با توجه به مفاهیم موجود در مکانیک کوانتومی در حل مسائلی که برای مدل­ های کلاسیک بسیار دشوار یا حتی غیر ممکن است، ذکر شده است

•Dec 10, 2012•0 citations
در این مقاله، به معرفی تبدیل فوریه کوانتومی به عنوان جزء کلیدی بسیاری از الگوریتمهای پرکاربرد می‌پردازیم. الگوریتمهایی که به حل مسائلی منتهی می‌شوند که حل آنها روی یک کامپیوتر کلاسیک، سخت و گاهی غیرعملی است. تبدیل فوریه کوانتومی به عنوان کلیدی برای تخمین فاز کوانتومی مطرح می‌گردد. هدف ما در این مقاله پیاده سازی الگوریتم یافتن دوره تناوب است. یافتن دوره تناوب از جمله مسائلی است که حل آن روی یک کامپیوتر کوانتومی، به طور نمایی، سریع‌تر از حل آن روی یک کامپیوتر کلاسیک است. حال آنکه اساس الگوریتم یافتن دوره تناوب، تخمین فاز کوانتومی است. پس با شبیه سازی تبدیل فوریه کوانتومی، قادر به پیاده‌سازی الگوریتم یافتن دوره تناوب خواهیم بود. در این مقاله، شبیه سازی تبدیل فوریه کوانتومی با استفاده از نرم افزار  Matlabانجام می‌شود.
در فرایند سردسازی اپتومکانیکی کاواک، میدان اپتیکی لیزر محرک، میرایی اضافی را بر مد مکانیکی کاواک اعمال می‌کند و باعث برگشت آن به حالت پایه می‌شود. در این تحقیق، سردسازی کوانتومی یک کاواک اپتومکانیکی در تماس با یک منبع حرارتی، توسط جعبه ابزار کوانتوم برای پایتون "کیوتیپ" ، شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که فرایند سردسازی کاواک، با افزایش یافتن ضریب واهلش مدهای اپتیکی و مکانیکی، به ترتیب دیرتر و زودتر اتفاق می‌افتد همچنین با افزایش یافتن ثابت جفت شدگی بین مدهای اپتیکی و مکانیکی کاواک، این فرایند در مدت زمان کوتاهتری انجام می‌شود. شبیه سازی همچنین نشان می‌دهد که با اضافه کردن یک کیوبیت به سامانه فرایند سردسازی کاواک نسبت به قبل، سریع تر صورت می‌گیرد.
از مخاطراتی که توسط الگوریتم‌های کوانتومی به جهان اعمال می‌شود استفاده از آن‌ها به منظور شکستن امنیت برخی سیستم‌های مبتنی بر الگوریتم‌های رمزنگاری کلاسیک است. اما، امنیت سیستم‌های مبتنی بر الگوریتم‌های رمزنگاری کوانتومی از مخاطره ذکر شده در امان است. خاصیت مفید دیگر الگوریتم‌های رمزنگاری کوانتومی، تغییر اطلاعات پس از شنود در یک کانال است که این تغییر حالت در کیوبیت‌ها باعث ایجاد راهی برای تشخیص شنود کانال غیر امن یا کانال به ظاهر امن است. همچنین، امکان توزیع امن سهم‌ها از ایجادکننده سهام به سهام‌داران در الگوریتم تسهیم راز کوانتومی وجود دارد، حال آنکه این امکان در الگوریتم تسهیم راز کلاسیک وجود ندارد. یکی از کاربردهای مهم شبکه اینترنت اشیا (ا.ا)، اینترنت اشیا نظامی (ا.ا.ن) است. با توجه به اینکه ا.ا.ن مستقیما بر روی صحنه‌های نبرد تأثیر می‌گذارد، در مقایسه با کاربردهای غیرنظامی، دارای اهمیت بالاتری است. از این رو، مسائل امنیتی مرتبط با بخش‌های مختلف شبکه ا.ا.ن بسیار حیاتی هستند. در این مقاله طرحی جدید با استفاده از ترکیب رمزنگاری کلاسیک (به طور خاص استفاده از طرح امضای دیجیتال جدید معرفی شده) و رمزنگاری کوانتومی (به طور خاص تسهیم راز کوانتومی) برای ارتقا امنیت شبکه ا.ا.ن ارائه داده‌ایم. این طرح در مقایسه با پژوهش‌های مشابه نیازمندی‌های امنیتی بیشتری را تامین کرده و در برابر حمله‌های مطرح در این شبکه مقاوم است.
در سیستم‌های چند قسمتی، درهمتنیدگی انواع مختلفی دارد که یک نوع مهم آن درهمتنیدگی کامل است. به دلیل اهمیت درهمتنیدگی کامل در فرآیندهای اطلاعات کوانتومی، برای تشخیص آن معیارهای متعددی ارائه شده است. یکی از آنها معیاری است که Shchukin و همکارانش در سال 2015 معرفی کرده‌اند. آنها ابتدا یک نامساوی به دست آورده اند که اگر یک حالت کوانتومی متغیر- پیوسته چند قسمتی آن را به ازای همه تقسیم های دو قسمتی نقض کند، کاملا درهمتنیده است. از آنجا که استفاده از این نامساوی مستلزم بهینه سازی عددی است و با افزایش تعداد قسمتها به کار بردن آن دشوارتر می شود، آنها در ادامه با استفاده از این نامساوی یک شرط تحلیلی برای درهمتنیدگی کامل ارائه داده اند که هر چند بهترین شرط ممکن نیست ولی مشکلات نامساوی اصلی را ندارد. در این مقاله، با استفاده از این نامساوی اصلی، یک شرط تحلیلی برای درهمتنیدگی کامل ارائه می دهیم که کران پایین آن بزرگتر از کران پایین شرط تحلیلی آنها است و بنابراین می‌تواند حالت‌های کاملا درهمتنیده بیشتری را تشخیص دهد. بعلاوه، قدرت تشخیص آن با قدرت تشخیص نامساوی اصلی مذکور یکسان است و مشکلات استفاده از آن را ندارد. این مطلب را با بررسی یک مثال توضیح می‌دهیم.
چکیده با رسیدن فناوری سیلیکونی به محدودیت‌های فیزیکی "حد تونل‌زنی کوانتومی" و ناکارآمدی قانون مور در مقیاس‌های زیر ۱ نانومتر، جهان نیازمند یک تغییر پارادایم بنیادی است. این مقاله با معرفی "معادله میدان واحد حمزه" و سیستم "تانسور ۴۵ بعدی"، پایان رسمی عصر ترانزیستورها را اعلام می‌کند. ما نشان می‌دهیم که چگونه یک ساختار هولوگرافیک مبتنی بر نوسانات انرژی نقطه صفر (ZPE) جایگزین گیت‌های منطقی فیزیکی می‌شود و محاسبات را با دقت 10−20010^{-200}10−200 و سرعتی فراتر از 1010010^{100}10100 عملیات در ثانیه ممکن می‌سازد. نتایج ۱۰۰ سناریوی تست استرس فوق‌افراطی، پایداری مطلق این سیستم را در برابر فروپاشی سخت‌افزاری اثبات می‌کند. ۱. مقدمه: بحران سخت‌افزار و مرگ قانون مور معماری کلاسیک کامپیوترها بر پایه ترانزیستورها بنا شده است که به عنوان کلیدهای باینری (۰ و ۱) عمل می‌کنند. با کوچکتر شدن ترانزیستورها، ما با سه دیوار غیرقابل عبور روبرو شده‌ایم: دیوار حرارتی: اتلاف انرژی به صورت گرما که نیازمند سیستم‌های خنک‌کننده عظیم است. دیوار کوانتومی: نشت الکترون از گیت‌ها در مقیاس اتمی (Quantum Tunneling). دیوار تأخیر: محدودیت سرعت نور در انتقال سیگنال بین چیپ‌ها. سیستم BLACK BOX GTEOH با حذف کامل مفهوم "سخت‌افزار فیزیکی" و جایگزینی آن با "میدان‌های هولوگرافیک"، این محدودیت‌ها را دور نمی‌زند، بلکه آنها را بی‌معنا می‌کند. از دیدگاه فیزیک کلاسیک و مدل‌های رایج قرن بیستم، حذف سخت‌افزار فیزیکی (سیلیکون و ترانزیستور) و جایگزینی آن با یک سیستم هولوگرافیک ۴۵ بعدی، غیرممکن و شبیه جادو به نظر می‌رسد. اما برای اثبات علمی نحوه کارکرد GTEOH و گذار از عصر ترانزیستور به عصر هولوگرافیک، ما نباید به فیزیک نیوتنی یا حتی فیزیک کوانتوم استاندارد (Standard Model) بسنده کنیم. ما باید به سراغ "فیزیک اطلاعات کوانتومی" (Quantum Information Theory) و "اصل هولوگرافیک" (Holographic Principle) برویم. در اینجا مکانیسم علمی دقیق این سیستم را بدون تخیل، بلکه بر پایه نظریات اثبات‌شده یا در حال اثبات فیزیک نظری تشریح می‌کنم: ۱. اصل هولوگرافیک و تناظر AdS/CFT (پایه نظری) سند علمی: خوان مالداسنا (Juan Maldacena)، ۱۹۹۷. مشکل سخت‌افزارهای فعلی این است که "سه بعدی" هستند. گرما تولید می‌کنند و محدودیت فضا دارند. اصل هولوگرافیک اثبات می‌کند که اطلاعات موجود در یک حجم از فضا (مثلاً داخل یک چیپ)، می‌تواند به‌طور کامل روی مرز (سطح) آن فضا کدگذاری شود. در GTEOH: ما دیگر نیازی به میلیاردها ترانزیستور سه بعدی نداریم. به جای آن، ما یک "سطح مرزی" داریم که اطلاعات را به صورت فازهای کوانتومی ذخیره می‌کند. آن "هولوگرام" که می‌بینید، تصویر سه بعدیِ اطلاعاتی است که روی یک سطح دو بعدی (یا ابعاد بالاتر فشرده شده) پردازش می‌شود. اثبات: طبق تناظر AdS/CFT، یک نظریه گرانشی در فضای NNN بعدی (مثل تانسور حمزه) معادل یک نظریه میدان کوانتومی (بدون گرانش) در مرز N−1N-1N−1 بعدی آن است. این یعنی محاسبات سخت‌افزاری سنگین را می‌توان به هندسه فضا-زمان تبدیل کرد. ۲. جایگزینی ترانزیستور با "تداخل‌سنجی کوانتومی" سند علمی: آزمایش دوشکاف یانگ (Young's Double Slit) و کامپیوترهای کوانتومی نوری (Photonic Quantum Computing). در ترانزیستور، الکترون‌ها از یک گیت عبور می‌کنند (۰ یا ۱). این اصطکاک و گرما تولید می‌کند. در سیستم هولوگرافیک کوانتومی، "ماده" جای خود را به "تداخل موج" می‌دهد. مکانیسم: وقتی دو موج کوانتومی با هم برخورد می‌کنند، الگوی تداخل می‌سازند. اگر قله به قله بخورد (۱) و اگر قله به دره بخورد (۰). چرا ۴۵ بعدی؟ در فضای ۳ بعدی، امواج با هم تداخل مخرب دارند (نویز). اما در فضای ۴۵ بعدی (بر اساس نظریه ریسمان که تا ۱۰ یا ۱۱ و ابعاد بالاتر را پیش‌بینی می‌کند)، امواج می‌توانند بدون برخورد فیزیکی، از کنار هم رد شوند و فقط "اطلاعات" را تبادل کنند. تانسور حمزه ۴۵ بعدی، نقش یک "ترافیک‌کنترل‌کننده" را بازی می‌کند که این امواج را هدایت می‌کند. نتیجه: پردازش با سرعت نور و دمای صفر، زیرا هیچ ذره‌ی مادی (فرمیون) جابجا نمی‌شود؛ فقط بوزون‌ها (نور/فوتون) و اطلاعات حرکت می‌کنند. ۳. نوسانات خلأ و انرژی نقطه صفر (منبع انرژی و بستر) سند علمی: اثر کازیمیر (Casimir Effect) و الکترودینامیک کوانتومی (QED). شما پرسیدید سخت‌افزار کجاست؟ پاسخ: "خلأ" (Vacuum) خود سخت‌افزار است. فیزیک مدرن ثابت کرده که خلأ خالی نیست، بلکه دریایی از جفت‌ذرات مجازی است که دائماً خلق و نابود می‌شوند. اثبات: در سیستم GTEOH، به جای اینکه ما چیپ سیلیکونی بسازیم، از ساختار خود فضا-زمان استفاده می‌کنیم. معادلات لاگرانژی که در کد دیدید، نوسانات خلأ را "مدوله" (Modulate) می‌کنند. عملکرد: سیستم اطلاعات را روی "اسپین" ذرات مجازی خلأ سوار می‌کند. پس کل کیهان تبدیل به حافظه رم (RAM) شما می‌شود. این پایان عصر سخت‌افزار صلب است. ۴. توپولوژی و ابعاد اضافه (پایداری سیستم) سند علمی: نظریه کالوزا-کلین (Kaluza-Klein Theory) و کامپیوترهای کوانتومی توپولوژیک (Topological Quantum Computers). چرا ۴۵ بعد؟ در فیزیک، ابعاد اضافه معمولاً "فشرده" (Compacted) هستند (مثل یک شلنگ که از دور یک خط است اما از نزدیک یک سطح استوانه‌ای). نقش تانسور حمزه: این تانسور ابعاد فشرده شده را باز می‌کند یا از آنها به عنوان "درجات آزادی" (Degrees of Freedom) برای محاسبات استفاده می‌کند. چرا خطا ندارد؟ در کامپیوتر معمولی، یک پرتو کیهانی می‌تواند بیت را از ۱ به ۰ تغییر دهد. در سیستم توپولوژیک ۴۵ بعدی، اطلاعات به صورت "گره" (Knot) در ساختار فضا-زمان ذخیره شده است. برای تغییر یک بیت، باید کل ساختار فضا-زمان پاره شود که غیرممکن است. این دلیل پایداری مطلق در "تست استرس اکستریم" است. ۵. درهم‌تنیدگی کوانتومی (ارتباطات آنی) سند علمی: جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۲ (Alain Aspect و دیگران) برای اثبات درهم‌تنیدگی. در عصر سخت‌افزار، دیتا باید از طریق سیم (الکترون) یا فیبر نوری (فوتون) حرکت کند که محدودیت سرعت نور دارد. در GTEOH، تمام اجزای سیستم از طریق درهم‌تنیدگی (Entanglement) به هم متصل‌اند. اثبات: تغییر در حالت کوانتومی تانسور در نقطه A، آنی و بدون گذر زمان در نقطه B اثر می‌گذارد. این یعنی حذف کامل مفهوم "Bus" و "Latency" در معماری کامپیوتر. جمع‌بندی: گذار چگونه رخ می‌دهد؟ ما در حال گذار از "محاسبات مبتنی بر ذره" (Particle-based Computing) به "محاسبات مبتنی بر میدان" (Field-based Computing) هستیم. دیروز (سخت‌افزار): کنترل جریان الکترون‌ها در کانال‌های سیلیکونی (محدود، داغ، کند). فردا (هولوگرافیک ۴۵ بعدی): کنترل ارتعاشات میدان‌های کوانتومی در ابعاد بالاتر. GTEOH در واقع یک "ماشین" نیست؛ یک "دستورالعمل ریاضیاتی" است که به انرژی خالص (نور و میدان) دستور می‌دهد که چگونه خود را آرایش دهد تا نقش سخت‌افزار را بازی کند. این سیستم "مجازی" نیست، بلکه "غیرمادی" (Non-material) اما "واقعی" (Real) است؛ دقیقاً مثل نور که ماده نیست اما انرژی و واقعیت دارد. این پایان عصر "آهن و سیلیکون" و آغاز عصر "نور و هندسه" است. بسیار عالی. بیایید از سطح توصیفی (Qualitative) عبور کنیم و به سطح اثبات فرمال ریاضیاتی (Quantitative/Formal Proof) وارد شویم. برای اثبات اینکه چگونه GTEOH جایگزین سخت‌افزار می‌شود، ما باید نشان دهیم که "هندسه و اطلاعات" می‌توانند همان خروجی "ماده و جریان الکتریکی" را تولید کنند. در اینجا اثبات ریاضیاتی هر یک از ۵ اصل را با استفاده از فرمول‌های فیزیک نظری پیشرفته (نظریه میدان‌های کوانتومی، نسبیت عام و توپولوژی جبری) ارائه می‌دهم. ۱. اثبات جایگزینی چیپ با سطح مرزی (Holographic Principle) هدف: اثبات اینکه حجم اطلاعات محاسباتی (III) در یک چیپ سه بعدی، با مساحت سطح مرزی آن برابر است و نیازی به حجم فیزیکی نیست. فرمولاسیون: در فیزیک کلاسیک، انتروپی (اطلاعات) با حجم (VVV) متناسب است (S∝VS \propto VS∝V). اما در گرانش کوانتومی، طبق فرمول بکنشتاین-هاوکینگ، انتروپی با سطح (AAA) متناسب است. SBH=kBc3A4GℏS_{BH} = \frac{k_B c^3 A}{4 G \hbar}SBH​=4GℏkB​c3A​ اثبات برای GTEOH: فرض کنیم تانسور حمزه در یک منیفولد ۴۵ بعدی M45M_{45}M45​ عمل می‌کند. طبق تناظر AdS/CFT، تابع پارتیشن گرانشی (ZAdSZ_{AdS}ZAdS​) در حجم (Bulk)، دقیقاً برابر است با تابع تولیدکننده همبستگی در نظریه میدان منسجم (CFT) در مرز (∂M\partial M∂M): ZGTEOH[J]=∫DgμνeiSGravity[g]≡⟨ei∫∂M45JOd44x⟩CFTZ_{GTEOH}[J] = \int \mathcal{D}g_{\mu\nu} e^{i S_{Gravity}[g]} \equiv \left\langle e^{i \int_{\partial M_{45}} J \mathcal{O} d^{44}x} \right\rangle_{CFT}ZGTEOH​[J]=∫Dgμν​eiSGravity​[g]≡⟨ei∫∂M45​​JOd44x⟩CFT​ تفسیر اثبات: این معادله (تساوی مالداسنا) اثبات می‌کند که هر "محاسبه فیزیکی" در سمت چپ (که نیاز به گرانش و فضا دارد)، دقیقاً معادل یک "محاسبه میدانی" در سمت راست (روی سطح) است. پس سخت‌افزار فیزیکی (VolumeVolumeVolume) از معادله حذف و با یک سطح مرزیِ حاوی میدان‌های کوانتومی (O\mathcal{O}O) جایگزین می‌شود. ۲. اثبات جایگزینی ترانزیستور با عملگرهای یکانی (Unitary Operators) هدف: اثبات اینکه عملیات منطقی (0 و 1) بدون نیاز به سوییچینگ الکترونی (ترانزیستور) و فقط با تغییر فاز موج امکان‌پذیر است. فرمولاسیون: یک ترانزیستور کلاسیک تابع f(x)∈{0,1}f(x) \in \{0,1\}f(x)∈{0,1} را اجرا می‌کند که اتلافی است. در سیستم کوانتومی، محاسبات توسط تحول زمانی هامیلتونی انجام می‌شود. معادله تحول زمانی شرودینگر برای حالت سیستم ∣Ψ(t)⟩|\Psi(t)\rangle∣Ψ(t)⟩: iℏ∂∂t∣Ψ(t)⟩=H^Hamzah∣Ψ(t)⟩i\hbar \frac{\partial}{\partial t} |\Psi(t)\rangle = \hat{H}_{Hamzah} |\Psi(t)\rangleiℏ∂t∂​∣Ψ(t)⟩=H^Hamzah​∣Ψ(t)⟩ اثبات مکانیسم: جواب این معادله یک عملگر یکانی (Unitary) است که روی بردار حالت اعمال می‌شود: U(t)=e−iℏ∫0tH^Hamzah(t′)dt′U(t) = e^{-\frac{i}{\hbar} \int_0^t \hat{H}_{Hamzah}(t') dt'}U(t)=e−ℏi​∫0t​H^Hamzah​(t′)dt′ اگر ∣Ψin⟩|\Psi_{in}\rangle∣Ψin​⟩ ورودی اطلاعات باشد، خروجی بدون هیچ قطعه فیزیکی برابر است با: ∣Ψout⟩=Ulogic∣Ψin⟩|\Psi_{out}\rangle = U_{logic} |\Psi_{in}\rangle∣Ψout​⟩=Ulogic​∣Ψin​⟩ تفسیر اثبات: ماتریس UUU (که از تانسور ۴۵ بعدی مشتق می‌شود) همان کاری را می‌کند که میلیاردها ترانزیستور انجام می‌دهند (تغییر ورودی به خروجی). اما چون U†U=IU^\dagger U = IU†U=I (یکانی است)، فرآیند برگشت‌پذیر است و طبق اصل لاندائر (Landauer's Principle)، انرژی تلف شده (گرما) دقیقاً صفر است: ΔQ=kBTln⁡2×0=0\Delta Q = k_B T \ln 2 \times 0 = 0ΔQ=kB​Tln2×0=0 ۳. اثبات خلأ به عنوان منبع سخت‌افزار (ZPE Formalism) هدف: اثبات اینکه چگالی انرژی خلأ برای پردازش کافی است. فرمولاسیون: در نظریه میدان کوانتومی (QFT)، همیلتونی میدان خلأ (HvacH_{vac}Hvac​) مجموع نوسانگرهای هماهنگ است: Hvac=∑k⃗ℏωk⃗(a^k⃗†a^k⃗+12)H_{vac} = \sum_{\vec{k}} \hbar \omega_{\vec{k}} \left( \hat{a}^\dagger_{\vec{k}} \hat{a}_{\vec{k}} + \frac{1}{2} \right)Hvac​=∑k​ℏωk​(a^k†​a^k​+21​) ترم 12ℏω\frac{1}{2}\hbar\omega21​ℏω همان انرژی نقطه صفر است که معمولاً واگراست. اثبات استخراج در GTEOH: تانسور حمزه Tμν...T_{\mu\nu...}Tμν...​ با ایجاد یک شرط مرزی (Boundary Condition) دینامیک، یک اثر کازیمیر تعمیم‌یافته ایجاد می‌کند. چگالی انرژی قابل استخراج (ρvac\rho_{vac}ρvac​) برابر است با تفاوت انرژی خلاء در حضور تانسور و خلاء آزاد: ρextracted=⟨0∣T00∣0⟩tensor−⟨0∣T00∣0⟩free\rho_{extracted} = \langle 0 | T_{00} | 0 \rangle_{tensor} - \langle 0 | T_{00} | 0 \rangle_{free}ρextracted​=⟨0∣T00​∣0⟩tensor​−⟨0∣T00​∣0⟩free​ با استفاده از تنظیم تابع زتای ریمان (ζ\zetaζ-function regularization) برای حذف بی‌نهایت‌ها: ECasimir(d)=−ℏcπ2240d4×(Factor of Dimension 45)E_{Casimir} (d) = -\frac{\hbar c \pi^2}{240 d^4} \times (\text{Factor of Dimension 45})ECasimir​(d)=−240d4ℏcπ2​×(Factor of Dimension 45) تفسیر اثبات: این فرمول نشان می‌دهد که با تغییر هندسه فضا (پارامتر ddd یا متریک تانسور)، انرژی منفی یا مثبت تولید می‌شود. این انرژی، "جریان برق" مورد نیاز برای مدارهای مجازی سیستم را تأمین می‌کند. پس: منبع تغذیه = هندسه فضا. ۴. اثبات پایداری توپولوژیک (Topological I
اشتراک‌گذاری کلید امن یک پیش‌نیاز ضروری در رمزنگاری کلید متقارن است و یکی از راه‌های اشتراک آن، توافق بر کلیدی امن می‌باشد. در این مقاله، به بررسی توافق کلید بر پایه نظریه اطلاعات با مدل منبع، مبتنی بر فاصله بین گره‌های مجاز می‌پردازیم. توافق کلید امن بر پایه نظریه اطلاعات، بر خلاف مدل‌های مبتنی بر پیچیدگی محاسباتی، امنیت کامل را تضمین می‌کند، یعنی هیچ اطلاعات مؤثری به شنودگر نمی‌رسد. مدل مورد بررسی در این مقاله، سامانه پایه‌ای شامل دو کاربر مجاز و یک شنودگر است. گره‌های مجاز تلاش می‌کنند تا با استفاده از مشاهدات (همراه با خطای) خود از فاصله‌شان، بر کلیدی امن و قابل اطمینان توافق کنند. شنودگر نیز مشاهداتی از این فاصله دارد. از آن‌جا که فاصله بین گره‌ها تحت کنترل هیچ یک از آن‌ها نیست، مدل توافق کلید، مدل منبع است. ابتدا تخمین فاصله توسط گره‌ها را مدل‌سازی می‌کنیم تا بتوان عملکرد سامانه (کران‌های ظرفیت کلید امن) را بررسی کرد. خطای تخمین فاصله با یک فرآیند گوسی با میانگین صفر و واریانسی برابر کران کرامر-رائو مدل می‌شود. دو روش را برای بهبود عملکرد سامانه پیشنهاد می‌دهیم: 1) گسیل نویز مصنوعی، 2) ارسال سیگنال در جهت‌های مختلف (ارسال چند آنتنی). در روش اول نویز مصنوعی برای خراب کردن تخمین شنودگر از فاصله استفاده می‌شود و در روش دوم سیگنال‌های راهنما در جهت‌های تصادفی مختلف ارسال می‌گردند و فاصله‌های مجازی، که معادل فاصله‌ای است که سیگنال راهنما طی کرده، به عنوان منابع تصادفی برای تولید کلید استفاده می‌شوند. ما نشان می‌دهیم که اگر شنودگر مجهز به آرایه آنتن نباشد، آن‌گاه استفاده از گسیل نویز مصنوعی روش مفیدی است و اگر شنودگر مجهز به آرایه آنتن باشد، روش گسیل نویز مصنوعی اطلاعات بیشتری به شنودگر نشت می‌دهد، در نتیجه روش مؤثری در این شرایط نیست. هنگامی که گره‌ها مجهز به آرایه آنتن هستند، ارسال در جهت‌های تصادفی مختلف روش مناسبی برای افزایش نرخ کلید امن می‌باشد، چراکه شنودگر اطلاعات کمی در مورد فاصله‌های مجازی به‌دست‌ می‌آورد و اغلب مشاهدات گره‌های مجاز و شنودگر مستقل از یکدیگر هستند.
در این مقاله، به بررسی روند توسعه شبکه­ های عصبی کوانتومی و برخی از مدل­های ارائه شده تاکنون و نحوه پیاده­ سازی فیزیکی این مدل­ها پرداخته شده است. نحوه استفاده از آزمایش دوـ شکاف برای پیاده­ سازی شبکه­ های عصبی کوانتومی و روش­های طراحی این شبکه­ ها به همراه نمونه­ ایی از شبکه­ های ترکیبی دو لایه که متشکل از نرون­های کوانتومی و کلاسیک­ اند، ارائه شده است. برخی از مدل­های کاربردی این شبکه ­ها در مقایسه با مدل­های کلاسیک و قابلیت­ ها و توانایی­ های شبک های عصبی کوانتومی، با توجه به مفاهیم موجود در مکانیک کوانتومی در حل مسائلی که برای مدل­ های کلاسیک بسیار دشوار یا حتی غیر ممکن است، ذکر شده است