Новосибирский государственный технический университет 2 Лейбниц, Институт фотонных технологий Экспериментальные исследования сверхпроводниковых квантовых структур предъявляют повышенные требования к измерительному тракту и обеспечению комплексной работы охладительной системы и системы измерений с повышенной защитой от внешних помех и шумов.В данной работе представлен результат экспериментальных исследований по измерению общего уровня шума микроволнового измерительного тракта, установленного в рефрижераторе растворения, в широкой полосе частот.Рабочая температура рефрижерато-
Новосибирский государственный технический университет 2 Лейбниц, Институт фотонных технологий Экспериментальные исследования сверхпроводниковых квантовых структур предъявляют повышенные требования к измерительному тракту и обеспечению комплексной работы охладительной системы и системы измерений с повышенной защитой от внешних помех и шумов.В данной работе представлен результат экспериментальных исследований по измерению общего уровня шума микроволнового измерительного тракта, установленного в рефрижераторе растворения, в широкой полосе частот.Рабочая температура рефрижерато-
В статье исследуется проблема обработки информации в квантовых системах с учетом присутствия квантового шума. Квантовый шум является одним из основных факторов, ограничивающих точность и эффективность квантовых вычислений и коммуникаций. Целью исследования является разработка и анализ квантовой модели, способной учитывать влияние квантового шума на обработку информации. Рассматри-ваются различные источники квантового шума, такие как шум нулевой точки, шум фо-тонов и шум квантовых измерений. Представлены основные концепции и методы для оценки и минимизации квантового шума, включая методы коррекции ошибок, контроль окружающей среды и оптимизацию квантовых состояний. Описывается разработанная квантовая модель обработки информации с учетом шума. Производится анализ влияния квантового шума на различные квантовые алгоритмы и протоколы. Также представле-ны результаты численных экспериментов, демонстрирующие эффективность предло-женной модели в условиях реалистического шумового окружения. Работа обобщает по-лученные результаты и даёт рекомендации по применению квантовой модели обработки информации с шумом в различных прикладных областях, таких как квантовые вычисле-ния, квантовая коммуникация и квантовые сенсорные системы. Работа имеет большое значение для развития практических квантовых технологий, позволяющих эффективно работать в условиях реальных шумовых режимов и повышать надежность и точность квантовых систем обработки информации. The article investigates the problem of information processing in quantum sys-tems, considering the presence of quantum noise. Quantum noise is one of the main factors lim-iting the accuracy and efficiency of quantum computing and communications. The aim of the study is to develop and analyze a quantum model that can consider the impact of quantum noise on information processing. The article discusses various sources of quantum noise, such as ze-ro-point noise, photon noise, and quantum measurement noise. Basic concepts and methods for estimating and minimizing quantum noise are presented, including error correction methods, environmental control, and optimization of quantum states. The article describes the developed quantum model of information processing considering noise effect. The influence of quantum noise on various quantum algorithms and protocols is analyzed. The authors present the results of numerical experiments, demonstrating the effectiveness of the proposed model in a realistic noise environment. The work summarizes the results obtained and puts forward recommenda-tions for the application of the quantum model of information processing with noise in various applied areas, such as quantum computing, quantum communication and quantum sensor sys-tems. The work is of significant importance for the development of practical quantum technolo-gies that allow efficient operation in real noise conditions and improve the reliability and accu-racy of quantum information processing systems.
Исследование статистики регистрации одиночных фотонов двумя фотодетекторами для применений в квантовой криптографии Д. Б. Третьяков 1, 2 , А. В. Коляко 1-3 , А. С. Плешков 1-3 , В. М. Энтин 1, 2 И.И. Рябцев 1, 2 , И. Г. Неизвестный 1, 4 1 Институт физики полупроводников им.А. В. Ржанова СО РАН 2 Новосибирский государственный университет 3 Институт лазерной физики СО РАН 4 Новосибирский государственный технический университет Новосибирск, Россия Аннотация Предложен метод обнаружения атаки с делением числа фотонов в квантово-криптографических системах связи по измерению распределения числа фотонов в лазерном импульсе.Вместо использования сложного фотодетектора, способного различать число зарегистрированных фотонов, мы предлагаем использовать два обычных однофотонных детектора на основе лавинных фотодиодов.Представлены результаты экспериментов по измерению числа фотонов в лазерном импульсе и их сравнение с теоретическими расчетами.Обсуждаются пределы применимости предложенного метода.Ключевые слова
Текущие исследования по разработке передовых квантовых алгоритмов нацелены на создание набора алгоритмических примитивов, которые могут быть использованы в качестве модулей для различных промышленных рабочих процессов.Цель статьи заключается в рассмотрении различных квантовых алгоритмов для оптимального квантового управления.В работе использовались методы систематического обзора литературы, контент-анализа.Всесторонний поиск осуществлялся в соответствии с рекомендациями PRISMA и проводился в базах Scopus, Web of Science и Google Scholar за период с 2022 по 2025 г.Литература для такого обзора отбиралась в базах данных на основании количества цитирований публикаций, импакт-фактора, индекса Хирша журналов.В практической части исследования использовались методы численного оптимального управления и обучения с подкреплением.В статье представлен обзор исследований современных авторов в области ослабления эффектов шума и декогеренции, анализа ошибок квантовых алгоритмов, а также методов оценки и снижения суммарной погрешности.В процессе исследования в качестве перспективного алгоритма для квантового оптимального управления прорабатываются тепловые ансамбли с целью аппроксимации следа унитарной матрицы.Проводится аналитическая связь между алгоритмом Ахаронова для получения полинома Джонса.Отдельно рассмотрены трехпрядевые косы и их унитарные представления, а также представления на основе тепловых ансамблей.Показана методика измерения математического ожидания фазово-чувствительного оператора обнаружения ансамбля.Доказано преимущество приведенного алгоритма для квантового оптимального управления.Рассмотрен вариационный квантовый алгоритм и его особенности.В работе получены результаты сравнительного анализа наиболее распространенных квантовых алгоритмов оптимального управления.Обозначены пути их усовершенствования с указанием характерных особенностей для каждой модели.Также отмечено, что перспективным направлением дальнейших изысканий является изучение возможностей пересечения областей квантовой механики и машинного обучения, что может привести к созданию новых подходов к управлению квантовыми системами, улучшению существующих алгоритмов.
В работе рассмотрены ключевые особенности протоколов квантового распределения ключей на непрерывных переменных. Обоснована мотивация изучения и разработки методов квантовой криптографии. Выделены основные моменты, присущие протоколам на непрерывных переменных, и проведена их классификация по различным признакам, особенностям и вариантам реализации. Подробно рассмотрен пример протокола с дискретной модуляцией и регистрацией сигнала по средствам балансного гомодинного детектирования. Приведена классификация атак на квантовый протокол. Дана общая характеристика методам постобработки. Обозначена роль шумов, и рассмотрены подходы к оценке уровня секретности, которые применимы для протоколов на непрерывных переменных. В заключении приведены основные выводы касательно текущего статуса данной проблемы, а также определены аспекты, которые требуют дальнейшего изучения.
19ΎΗ г.Октябрь Том 126, вып. 2 УСПЕХИ ФИЗИЧЕСКИХ Η АУ К НОВЫЕ ПРИБОРЫ И МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ «21.378.365КВАНТОВЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ Л. С. Корниенко, В. Б. Штейншлейгер СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение 287 2. Парамагнитные кристаллы для квантовых усилителей 289 3. Устройство и характеристики современных квантовых усилителей 294 4. Применение квантовых усилителей 300 Цитированная литература 307 1. ВВЕДЕНИЕ Повышение чувствительности радиоприема всегда являлось одной из основных проблем радиоэлектроники.Острота и актуальность этой проблемы заметно возросла в 60-х годах в связи с началом активного изучения и освоения космического пространства.В то время в диапазоне микроволн *) -основном диапазоне волн для исследования космического пространства радиометодами -наилучшими по шумовым характеристикам входными радиоприемными устройствами считались кристаллические полупроводниковые смесители с шумовой температурой**) 1000 -2000 °К.Впоследствии благодаря разработке ряда новых входных малошумящих устройств (электронных микроволновых усилителей; параметрических, туннельных, транзисторных усилителей; квантовых усилителей), шумовую температуру радиоприемников в диапазоне микроволн удалось существенно снизить.Среди малошумящих устройств в микроволновом диапазоне квантовые усилители или, как их часто называют, мазеры, занимают особое место: они имеют наименьшие собственные шумы и являются своеобразным эталоном, степенью приближения к которому можно характеризовать шумовые устройства других типов малошумящих устройств.ШЩ^Шумовая температура квантовых усилителей чрезвычайно мала -•всего около 10 °К.Поэтому они применяются в тех случаях, когда главным требованием, предъявляемым к радиоприемной системе, является обеспечение предельно малой шумовой температуры.Именно к такого рода системам относятся наземные радиоприемные •системы дальней космической связи (ДКС) и ряд радиоастрономических *) К диапазону микроволн принято относить дециметровые, сантиметровые и миллиметровые длины волн.**) Шумовые свойства приемного устройства принято характеризовать шумовой температурой Т. Это есть измеренная в градусах Кельвина температура абсолютно черного тела -эквивалента антенны, тепловое излучение которого создает в приемнике шумы, равные по интенсивности собственным шумам последнего.
Цель статьи заключается в рассмотрении особенностей и перспектив реализации параллельного компактного моделирования квантовых схем.Материалы и методы исследования -модели, методы, алгоритмы и процедуры параллельного синтеза и анализа специализированных логических схем, численные методы решения алгебраических уравнений, группировка, сравнение, абстракция, дедукция.Результаты: в статье описывается подход к параллельному компактному моделированию квантовых схем, который основан на моделировании равномерно-структурированных гамильтонианов.Отдельный акцент в процессе исследования сделан на изучении того, каким образом параллелизм может ускорить квантовое моделирование.В частности, рассмотрен параллельный квантовый алгоритм для моделирования динамики большого класса гамильтонианов.Кроме того, освещены общие вычислительные аспекты параллелизации с выделением особенностей компактного формата вычислений, который предполагает хранение и вычисление только ненулевых элементов для повышения эффективности моделирования.Для достижения максимальной пропускной способности вводавывода предложена техника управления памятью на основе наложения.Отдельный акцент сделан на методах оптимизации параллелизма для ускорения компактного моделирования квантовых схем.Выводы: стратегия параллельной декомпозиции задач для межзатворных и внутризатворных операций на основе разделенных блоков данных открывает дополнительные возможности оптимизации для моделирования квантовых схем.