Квантовое моделирование алгоритма Дойча в среде Matlab/Simulink

Юрий Александрович Смирнов, Анатолий Валерьевич Актимиров

Юрий Александрович Смирнов, Анатолий Валерьевич Актимиров

В.А. Корчагина, А.С. Пашовкин, Arslonbek Ismoilovich Raimzhonov +1 more

Статья посвящена компьютерному моделированию уравнения Шредингера, которое показывает эволюцию квантовой системы во времени. Данная работа проводилась в среде MATLAB. Приведен пример программного кода, который позволяет наглядно продемонстрировать принцип изменения волновой функции, т.е. описать движение тела в пространстве и времени. В статье рассматривается, как уравнение Ньютона в классической механике, позволяющее для макроскопических тел решить основную задачу механики - по заданным силам, действующим на тело (или систему тел), и начальным условиям найти для любого момента времени координаты тела и его скорость.

Алексей Александрович Чепков

Артём Аркадьевич Лукашов, Владимир Андреевич Фаерман

Актуальность исследования обусловлена предстоящим широким внедрением квантовых технологий в существующую информационно-телекоммуникационную инфраструктуру. Эффективное внедрение невозможно без предварительного анализа и обоснования достаточности и безопасности систем квантового распределения ключей. Это в свою очередь предполагает исследование и формализованное сравнение аппаратных архитектур, положенных в основу этих систем. Эффективным инструментом для решения последней задачи является компьютерное моделирование. Цель состоит в исследовании и систематизации типовых аппаратных архитектур систем квантового распределения ключей, их моделировании и верификации созданных моделей. Объектом являются практические архитектуры систем квантового распределения ключей. Методы: математическое описание оптических систем на основе формализма Джонса, имитационное моделирование в среде Simulink Matlab. Результаты. Реализована имитационная модель типовой системы квантового распределения ключей, использующей архитектуру Plug-n-Play. Корректность модели показана путём демонстрации толерантности к искажениям поляризации при передаче в волоконно-оптическом канале связи. Созданные модели оптических компонентов в Simulink могут использоваться для построения моделей систем других архитектур.

В. А. Калмычков, L. V. Kurganskaya, Е. А. Шестова +2 more

The article provides an approach of modeling quantum states which determine the properties of an abstract system, means the design and simulation environment Matlab, as well as means of instrumental package Simulink. Describes the representation of a quantum system in two ways: in the form of the state vector and in the form of density matrices. Considered unary, binary and ternary logical operations on qubits, called quantum converters. The process of assignment of qubits, the method of imaging, the use of quantum transformation to qubits, and visualization of results of converters in the environment Matlab are described. Developed a model that shows the use of the converter two qubits converter controlled NOT (CNOT), followed by visualization of the results of his work in the visual simulation system Simulink. Conclusions are drawn on applicability of the Matlab/Simulink environments to problems of modeling of quantum systems.