Due to the advent of new computer technologies using quantum effects, there is a need for a detailed study of quantum mechanics by students of computer science.
в связи с постоянной модернизацией различных сфер жизни общества необходимо отражать особенно значимые изменения в системе образования, чтобы подростки могли адаптироваться к новым условиям и успешно ориентироваться в них. В условиях постоянного технологического процесса особое внимание стало уделяться квантовым компьютерам и их развитию. В статье рассмотрены вопросы значимости изучения квантовых технологий в школах, причиной которых также стала необходимость предоставления обучающимся школ возможности развиваться, открывать новые границы в современном мире. Цель статьи – теоретическое обоснование интеграции нового материала о фундаментальных основах квантовых компьютеров в курс старшей школы в рамках уроков информатикии как следствиеанализ формирующихся качеств обучающихся. Новизна работы – определение возможностей дополнения рабочей программы по информатике новым разделом, изучающим технологию работы квантового компьютера и его практическое применение. В ходе написания статьи применялись теоретические методы исследования, такие как анализ и синтез, а также эмпирические методы: сравнение и интервьюирование. Результаты исследований показали, что отсутствие модернизации дисциплин в школах, в будущем может поспособствовать появлению проблемы отставания общества во многих сферах жизни. Поэтому целесообразно рассмотреть возможность включения в школьный курс нового раздела квантовых технологий, а в частности квантовых компьютеров, которые в настоящий момент получают все большее развитие. В рабочую программу по информатикепредложено включить такие темы, как "Введение в квантовую механику", "Принципы работы квантовых компьютеров", "Практическое применение квантовых компьютеров", "Квантовая аппаратура и ее основные элементы". due to the constant modernization of various spheres of society, it is necessary to reflect particularly significant changes in the education system so that adolescents can adapt to new conditions and successfully navigate them. In the context of a constant technological process, special attention has been paid to quantum computers and their development. The article discusses the importance of studying quantum technologies in schools, the reason for which was also the need to provide students with the opportunity to develop and open new frontiers in the modern world. The purpose of the article is a theoretical justification for the integration of new material on the fundamentals of quantum computers into the high school course within the framework of computer science lessons and, as a result, an analysis of the emerging qualities of students. The novelty of the work is the identification of the possibilities of supplementing the work program in computer science with a new section studying the technology of a quantum computer and its practical application. During the writing of the article, theoretical research methods such as analysis and synthesis were used, as well as empirical methods: comparison and interviewing. The research results have shown that the lack of modernization of disciplines in schools in the future may contribute to the emergence of the problem of lagging society in many areas of life. Therefore, it is advisable to consider the possibility of including a new section of quantum technologies in the school course, and in particular quantum computers, which are currently receiving increasing development. It is proposed to include such topics as "Introduction to quantum mechanics", "Principles of operation of quantum computers", "Practical application of quantum computers", "Quantum equipment and its basic elements" in the computer science work program.
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СТАНОВЛЕНИЯ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ Работа выполнена при финансовой поддержке фонда РГНФ (проект № 13-03-00065).Проиллюстрированы отношения преемственности квантовой механики с классической физикой.Показано, что, во-первых, концепция преемственности и принципа соответствия Бора были необходимыми средствами построения квантовой теории на начальном этапе развития; во-вторых, некоторые концепции классической физики использовались как для построения квантовой теории, так и для ее обоснования.Таким образом, квантовая механика есть синтез старых классических концепций и нового неклассического (физического и математического) содержания.
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 данной работе рассматривается проблема предметности в контексте принципов научной рациональности (классической и неклассической). На материале базовых постулатов квантовой механики (таких как концепт состояния в квантовой механике, принцип квантовой суперпозиции, принцип неопределенности и др.) становится очевидно, что предметность (специфичная предметность в данном случае, поскольку мы помещены в пространство метафизики науки, работая с конкретной областью физики – квантовой механикой) становится проблематичной, в силу того, что эти принципы и постулаты не очевидны, отличны от уже имеющихся в классической физике и более того, с трудом совместимы с ними. Приняв разделение В.П. Бранского современных проблем физики на онтологические и эпистемологические (которые при этом очень тесно связаны с друг другом в силу специфики предмета квантовой механики), мы выделили три группы проблем: проблема наблюдения, проблема детерминизма и проблема полноты, последовательно разобрав их на примере существующих интерпретаций и подходов квантовой механики, где эта проблема ставится и имеет претензию на разрешение, но, однако, не разрешается до конца. Однако, как нам кажется, самой крупной проблемой, с неизбежностью появляющейся во всех интерпретациях, остается проблема самой квантовой реальности, нашего ее понимания и доступа к ней, поскольку квантовомеханические реалии с трудом представимы и переводимы на привычный нам мир классических объектов. В качестве выводов работы предложены возможные пути разрешения поставленных проблем.
Квантовая частица рассматривается как сплошная среда, обладающая рядом специфических свойств. Эти свойства сформулированы так, чтобы основные постулаты традиционной квантовой механики были прямым следствием механического движения такой сплошной среды. Представлено детерминистическое описание процесса взаимодействия квантовой частицы с измерительным прибором при измерении координаты. Показана природа возникновения случайности в процессе измерения и выведено правило Борна для пространственной плотности вероятности. Волновая функция интерпретируется как специфическая объемная сила, с которой сплошная среда квантового объекта воздействует на измеритель, а квантовое волновое уравнение выводится из уравнения непрерывности для этой среды. Предложенный подход к представлению микроявлений позволяет исключить ограничения, связанные с принципом неопределeнности, и описывать динамику процессов недоступных для рассмотрения методами квантовой механики.
В современном мире информация представляет собой один из наиболее ценных ресурсов, а информационные технологии стремительно развиваются. Наряду с классической теорией информации все большее значение приобретает квантовая теория информации, основанная на эффектах квантовой механики. К таким эффектам относится, например, квантовая запутанность, аналогов которой нет в классической механике. Однако в силу сравнительной новизны этой теории ее описание не является полным. На сегодняшний день существует сравнительно небольшое количество квантовых алгоритмов теории информации в дискретных переменных, и не все из них могут быть переведены в непрерывные переменные. Данная работа посвящена исследованию основ квантовой теории информации и изучению базовых дискретных алгоритмов данной теории, а также их аналогов в непрерывных переменных. Помимо этого, была рассмотрена возможность практической реализации квантовых вычислений. В работе рассмотрены такие алгоритмы, как квантовая телепортация, квантовое копирование, алгоритм поиска Гровера. Также были рассмотрены три базовых алгоритма машинного обучения, которые были недавно обобщены на непрерывные переменные, включая алгоритм инверсии матриц, поиск собственного значения и вычисление векторного расстояния.