Описан квантовый генератор случайных чисел (КГСЧ), основанный на истинно случайном процессе фотоэффекта, реализованный в виде отдельного модуля. Для устранения физических нерегулярностей компонент используется детерминистический алгоритм дополнительной обработки получаемых случайных чисел. Наша минималистская схема КГСЧ защищает от возможных утечек информации и пригодна для коммерческого использования. Предлагаемый КГСЧ порождает двоичную выходную последовательность с частотой 1.2 Мбит/сек, которая успешно проходит батарею статистических тестов НИСТ.
Описан квантовый генератор случайных чисел (КГСЧ), основанный на истинно случайном процессе фотоэффекта, реализованный в виде отдельного модуля. Для устранения физических нерегулярностей компонент используется детерминистический алгоритм дополнительной обработки получаемых случайных чисел. Наша минималистская схема КГСЧ защищает от возможных утечек информации и пригодна для коммерческого использования. Предлагаемый КГСЧ порождает двоичную выходную последовательность с частотой 1.2 Мбит/сек, которая успешно проходит батарею статистических тестов НИСТ.
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.
Методами голографии изучается процесс нагрева в квантовой теории поля. В качестве голографического двойника данного процесса используется поглощение тонкой оболочки безмассовой материи черной браной. Найден явный вид временно́й эволюции квантовой взаимной информации для системы двух интервалов при нагреве от температуры Ti до температуры Tf в двумерном пространстве-времени. Определены геометрические характеристики системы, при которых зависимость взаимной информации от времени имеет вид колокола: в начальный момент времени она равна нулю, в некоторый последующий момент времени становится положительной, далее достигает своего максимума и снова уменьшается до нуля. Такое поведение взаимной информации имеет место в процессе фотосинтеза. Показано, что если расстояние x между интервалами меньше ln2/2πTi, то эволюция голографической взаимной информации имеет форму колокола лишь при ограниченных сверху и снизу значениях длин интервалов. Для достаточно больших x, т. е. при x>ln2/2πTi, колоколообразная форма зависимости квантовой взаимной информации от времени присутствует только для достаточно больших интервалов, причем эта зона сужается при повышении Ti и расширяется при увеличении Tf.
С помощью интегрального волнового уравнения с ядром оператора эволюции в виде интеграла по траекториям рассматривалось изменение волновой функции замкнутой системы, состоящей из двух подсистем. Предполагалось, что одной из подсистем системы является квантовая частица. На основе интегрального волнового уравнения для замкнутой системы описана динамика матрицы плотности этой частицы и выведено соответствующее уравнение. Это нелинейное уравнение зависит от предыстории эволюции всей замкнутой системы. Показано, что в процессе эволюции открытой квантовой системы в общем случае не сохраняется след матрицы плотности и необходима процедура нормировки следа, которая в данном случае является математическим образом реально существующего нелокального физического процесса. В качестве иллюстрации этого предположения представлено описание нелокальных явлений коллапса волновой функции при измерении и ЭПР-корреляции.
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.
В статье представлен обзор и сравнительный анализ квантовых генераторов случайных чисел (КГСЧ). Рассмотрены физические основы, классификация, принципы работы основных типов КГСЧ: на основе пространственного разделения одиночных фотонов, временного детектирования, квантовой запутанности, лазерных шумов и флуктуаций вакуума. Приведён математический аппарат оценки качества случайных последовательностей: понятие минимальной энтропии, распределение Пуассона, критерии выбора оптимального КГСЧ. Выполнено сравнение ключевых показателей скорости генерации, а также приведён демонстрационный квантовый код на платформе QCengine. Статья предназначена для специалистов в области квантовых технологий, информационной безопасности и криптографии.
КВАНТОВI КОМП'ЮТЕРИ: ОСНОВИ Й АЛҐОРИТМИ (КОРОТКИЙ ОГЛЯД) Т. Крохмальський Iнститут фiзики конденсованих систем Нацiональної академiї наук України вул.Свєнцiцького, 1, Львiв, 79011, Україна (Отримано 6 травня 2003 р.)Цей огляд допоможе ознайомитись iз теоретичними засадами виконання квантових розрахункiв за допомогою квантових процесорiв, iз суттєвим використанням їхнiх квантових властивостей.У ньому розглянуто поняття розраховности функцiй, складности алґоритмiв, класичної та квантової машин Тюринґа, квантовi бiти, квантовi логiчнi елементи, квантовi обчислювальнi мережi.Вияснено, на яких ефектах ґрунтується надефективнiсть квантових комп'ютерiв порiвняно з класичними.Наведено приклади ефективних квантових алґоритмiв.