Рассмотрены основные концепции квантовой теории информации, принципы квантовых вычислений и возможность созда-ния на их основе уникального по вычислительной мощности и принципу функционирования устройства — квантового ком-пьютера. Представлены основные блоки квантовой логики, схемы реализации квантовых вычислений, а также известные сегодня эффективные квантовые алгоритмы, которые призваны воплотить преимущества квантовых вычислений над клас-сическими. Среди них особое место занимают алгоритм Шора факторизации чисел и алгоритм Гровера поиска в неупорядо-ченных базах данных. Описано явление декогеренции, еѐ влияние на стабильность квантового компьютера и методы коррек-ции квантовых ошибок. Изложена концепция топологического квантового вычисления, которое не обладает большей вычис-лительной мощностью по сравнению с обычным квантовым вычислением, но обладает естественной помехоустойчивостью. Показана необходимость анионной статистики его кубитов и представлена наглядная анионная модель реализации тополо-гического квантового вычисления. \nBasic concepts of quantum information theory, principles of quantum calculations and the possibility of creation on this basis unique on calculation power and functioning principle device, named quantum computer, are concerned. The main blocks of quantum logic, schemes of quantum calculations implementation, as well as some known today effective quantum algorithms, called to realize ad-vantages of quantum calculations upon classical, are presented here. Among them special place is taken by Shor’s algorithm of num-ber factorization and Grover’s algorithm of unsorted database search. Phenomena of decoherence, its influence on quantum computer stability and methods of quantum errors correction are described. Topological quantum computation conception is stated. It hasn’t more computational power than the conventional quantum computation has, but is noiseless by its nature. Anyon statistics necessity for qubits is shown and representative anyon model of topological quantum information processing is presented.
Рассмотрены основные концепции квантовой теории информации, принципы квантовых вычислений и возможность созда-ния на их основе уникального по вычислительной мощности и принципу функционирования устройства — квантового ком-пьютера. Представлены основные блоки квантовой логики, схемы реализации квантовых вычислений, а также известные сегодня эффективные квантовые алгоритмы, которые призваны воплотить преимущества квантовых вычислений над клас-сическими. Среди них особое место занимают алгоритм Шора факторизации чисел и алгоритм Гровера поиска в неупорядо-ченных базах данных. Описано явление декогеренции, еѐ влияние на стабильность квантового компьютера и методы коррек-ции квантовых ошибок. Изложена концепция топологического квантового вычисления, которое не обладает большей вычис-лительной мощностью по сравнению с обычным квантовым вычислением, но обладает естественной помехоустойчивостью. Показана необходимость анионной статистики его кубитов и представлена наглядная анионная модель реализации тополо-гического квантового вычисления. \nBasic concepts of quantum information theory, principles of quantum calculations and the possibility of creation on this basis unique on calculation power and functioning principle device, named quantum computer, are concerned. The main blocks of quantum logic, schemes of quantum calculations implementation, as well as some known today effective quantum algorithms, called to realize ad-vantages of quantum calculations upon classical, are presented here. Among them special place is taken by Shor’s algorithm of num-ber factorization and Grover’s algorithm of unsorted database search. Phenomena of decoherence, its influence on quantum computer stability and methods of quantum errors correction are described. Topological quantum computation conception is stated. It hasn’t more computational power than the conventional quantum computation has, but is noiseless by its nature. Anyon statistics necessity for qubits is shown and representative anyon model of topological quantum information processing is presented.
Целью данной работы является оценка перспектив развития квантовых технологий в эпоху стремительного роста объемов информации и данных, циркулирующих в морских транспортных системах. Особое внимание уделяется фундаментальным ограничениям классических вычислительных архитектур при решении задач глобальной морской логистики. В исследовании подробно изучаются базовые принципы функционирования квантовых технологий, а также анализируются современные системы математического моделирования, лежащие в основе квантовых вычислений. Отдельным блоком выделены направления квантовых коммуникаций, которые представляются наиболее перспективными для внедрения в морских транспортных системах. Помимо этого, рассматриваются квантовые вычисления и квантовые сенсоры как технологическая основа для создания высокоточных морских навигационных приборов нового поколения. В работе приведен развернутый обзор актуальных достижений мировой науки и практики в области применения квантовых технологий в морских транспортных системах. В качестве самостоятельного направления исследований вынесена оценка перспектив задействования наработок и исследований Российского квантового центра в различных отраслях морского приборостроения, включая анализ их готовности к практической эксплуатации в условиях агрессивной морской среды, что определяет научную и практическую значимость представленной работы. The purpose of this work is to assess the prospects for the development of quantum technologies in an era of rapid growth in the volume of information and data circulating in marine transport systems. Particular attention is paid to the fundamental limitations of classical computing architectures in solving global maritime logistics problems. The study examines in detail the basic principles of the functioning of quantum technologies, as well as analyzes modern mathematical modeling systems that underlie quantum computing. A separate block highlighted the directions of quantum communications, which seem to be the most promising for implementation in marine transport systems. In addition, quantum computing and quantum sensors are being considered as the technological basis for the creation of a new generation of high-precision marine navigation devices. The paper provides a detailed overview of current achievements of world science and practice in the field of application of quantum technologies in marine transport systems. As an independent area of research, an assessment was made of the prospects for using the developments and research of the Russian Quantum Center in various branches of marine instrumentation, including an analysis of their readiness for practical operation in an aggressive marine environment, which determines the scientific and practical significance of the presented work.
В данной статье рассматривается влияние технологий квантовых вычислений на современную кибербезопасность. Анализируются возможности квантовых компьютеров, их потенциальное воздействие на существующие криптографические алгоритмы и возникающие угрозы для защиты информации. Особое внимание уделяется проблеме устойчивости традиционных систем шифрования перед квантовыми атаками, развитию постквантовой криптографии, квантовому распределению ключей и новым методам обеспечения безопасности данных. Рассматриваются перспективы применения квантовых технологий как инструмента Ushbu maqolada kvant hisoblash texnologiyalarining zamonaviy kiberxavfsizlik sohasiga ta’siri tahlil qilinadi. Kvant kompyuterlarining imkoniyatlari, ularning mavjud kriptografik algoritmlarga ta’siri va axborot xavfsizligiga yuzaga keltirishi mumkin bo‘lgan tahdidlar ko‘rib chiqiladi. An’anaviy shifrlash tizimlarining kvant hujumlariga nisbatan zaifligi, postkvant kriptografiya, kvant kalitlarni taqsimlash texnologiyalari va yangi himoya usullari yoritiladi. This article examines the impact of quantum computing technologies on modern cybersecurity. The capabilities of quantum computers, their potential effects on existing cryptographic algorithms, and emerging threats to information protection are analyzed. The paper focuses on the vulnerability of traditional encryption systems against quantum attacks, the development of post-quantum cryptography, quantum key distribution, and future approaches to secure information systems.
Изучается сокращение числа операций и улучшение глубины квантовых цепей при реализации квантовых операций с использованием многоуровневых квантовых систем (кудитов). Предлагаемый подход базируется на комбинации нескольких подходов. Первый подход, в котором дополнительные уровни кубитов используются в качестве вспомогательных объектов (анцилл), базируется на общем соотношении между размерностью кудитов и топологией их связей. Второй метод использует декомпозицию многоуровневых систем на набор двухуровневых систем. Обсуждаются применения данного подхода в рамках текущих экспериментов по обработке квантовой информации.
В статье рассматриваются теоретические и прикладные аспекты развития квантовой связи и квантовых сетей как одного из ключевых направлений научно‑технологического прогресса XXI века. Показано, что переход от классических телекоммуникационных систем к квантовым каналам передачи информации обусловлен не только ростом объёмов данных и требований к скорости обмена, но и принципиально новой потребностью в абсолютной криптографической защищённости информации. Квантовая связь, основанная на фундаментальных законах квантовой механики, обеспечивает качественно иной уровень безопасности, недостижимый для классических алгоритмов шифрования. Особое внимание в работе уделено концепции квантовых сетей, которые рассматриваются как основа будущего «квантового интернета», объединяющего квантовые компьютеры, сенсоры и коммуникационные узлы в единую распределённую инфраструктуру. Подробно анализируются принципы квантового распределения ключей, роль квантовой запутанности и фотонных состояний в передаче информации, а также архитектура гибридных сетей, сочетающих классические и квантовые каналы. Важным направлением исследования является анализ возможностей применения квантовой связи в военной сфере и в системах, связанных с обеспечением национальной безопасности. Рассматриваются перспективы использования квантовых сетей для защищённой связи органов военного управления, управления беспилотными и роботизированными системами, стратегических сил сдерживания, а также для противодействия современным угрозам в области радиоэлектронной борьбы и кибервойны. Делается вывод о том, что квантовые технологии способны в перспективе изменить баланс сил в информационном и технологическом противоборстве между государствами. Практическая значимость статьи заключается в систематизации современных представлений о квантовой связи и квантовых сетях, а также в формировании целостного взгляда на их роль в будущем военных и гражданских коммуникационных систем.
В статье рассматриваются квантовые алгоритмы, представляющие угрозу современным криптографическим системам. Среди них особое место занимают алгоритм Шора, позволяющий эффективно решать задачу факторизации целых чисел и вычисления дискретного логарифма, и алгоритм Гровера, обеспечивающий квадратичное ускорение поиска в неструктурированных массивах данных. Также предложен один из возможных вариантов классификации квантовых угроз по типу криптографического примитива, характеру воздействия, горизонту актуализации и степени критичности для инфраструктуры.
В работе представлен краткий обзор современного состояния дел в области квантовых вычислений. В последние годы в этой сфере исследований наблюдается стремительный прогресс, в первую очередь в развитии экспериментальных методов управления состояниями многочастичных квантовых систем. В то же время, вопрос о практическом применении квантовых вычислений остается открытым. Наиболее перспективные направления, где такие приложения могут появиться уже в ближайшие годы – это решение задач квантовой химии, материаловедение, различные оптимизационные задачи. Большой интерес научной общественности вызывают современные экспериментальные работы по реализации различных квантовых алгоритмов с использованием квантовых процессоров промежуточного масштаба с десятками и сотнями кубитов – двухуровневых квантовых систем, которые являются основными логическими элементами квантового компьютера. Это хорошо видно по результатам библиометрического анализа, проведенного с помощью Google Scholar и ChatGPT. Экспериментальная реализация квантовых вычислений в настоящее время характеризуется соревнованием нескольких физических платформ, среди которой лидирует сверхпроводящая платформа, что было отмечено Нобелевской премией по физике в 2025 году. В то же время, альтернативные платформы – фотоны, ионы, нейтральные атомы – обладают рядом потенциальных преимуществ. Наиболее значимое направление развития экспериментальных квантовых вычислений в последние годы – это квантовая коррекция ошибок, которая должна увеличить глубину квантовых алгоритмов и позволить реализовать наиболее сложные универсальные квантовые алгоритмы. Основные принципы квантовой коррекции ошибок и реализации поверхностного кода, наилучшим образом соответствующего архитектуре современных квантовых процессоров, приведены в статье. На базе существующих сверхпроводящих квантовых процессоров реализован облачный доступ, позволяющий исследователям проводить как численное моделирование, так и эксперименты по реализации квантовых вычислений. Для этого широко используется ставшая де-факто стандартом библиотека IBM Qiskit. В качестве примера в работе приведена демонстрация элементов поверхностного кода квантовой коррекции ошибок, реализованная с помощью больших языковых моделей. This work presents a brief overview of the current state of quantum computing. In recent years, this field of research has seen rapid progress, primarily in the development of experimental methods for controlling the states of multiparticle quantum systems. At the same time, the question of the practical applications of quantum computing remains open. The most promising areas, where such applications may emerge in the coming years, include solving problems in quantum chemistry, materials science, and various optimization problems. Current experimental work on the implementation of various quantum algorithms using intermediate-scale quantum processors with tens and hundreds of qubits—two-level quantum systems that are the fundamental logical elements of a quantum computer—has generated considerable interest in the scientific community. This is clearly demonstrated by the results of a bibliometric analysis conducted using Google Scholar and ChatGPT. The experimental implementation of quantum computing is currently characterized by competition among several physical platforms, with the superconducting platform leading the way, a feat recognized by the 2025 Nobel Prize in Physics. At the same time, alternative platforms—photons, ions, and neutral atoms—offer a number of potential advantages. The most significant development in experimental quantum computing in future years is quantum error correction, which should increase the depth of quantum algorithms and enable the implementation of the most complex universal quantum algorithms. The basic principles of quantum error correction and the implementation of a surface code that best suits the architecture of modern quantum processors are presented in the article. Based on existing superconducting quantum processors, cloud access has been implemented, allowing researchers to conduct both numerical simulations and experiments on the implementation of quantum computing. The IBM Qiskit library, which has become the de facto standard, is widely used for this purpose. As an example, the paper presents a demonstration of elements of a surface code for quantum error correction, implemented using large language models.