Розглянуто проблему строгого опису процесу поширення кореляцій початкових станів квантових систем багатьох частинок, які взаємодіють через обмежений потенціал взаємодії та задовольняють статистику Максвелла-Больцмана, в скейлінговій границі самоузгодженого поля на основі асимптотичної поведінки непертурбативного розв'язку задачі Коші для ієрархії квантових рівнянь ББҐКІ (Боголюбов – Борн - Ґрiн - Кiрквуд - Iвон). А саме, досліджено розв'язок задачі Коші для ієрархії квантових рівнянь Власова для послідовністі граничних маргінальних операторів густини, у випадку початкових станів, які описуються одночастинковим оператором густини з простору ядерних операторів та обмеженими операторами, якими характеризуються кореляції станів. Побудовано явний вигляд послідовності граничних маргінальних операторів густини, якою описується стан системи в такому наближенні, а саме, встановлено, що стан системи описується за допомогою граничного одночастинкового оператора густини, який є розв’язком задачі Коші для квантового кінетичного рівняння Власова з початковими кореляціями немарковського типу. Для чистих станів сформульоване кінетичне рівняння еквівалентно кінетичному рівнянню Хартрі з початковими кореляціями, зокрема, якими характеризуються конденсовані стани квантових систем багатьох частинок. Для початкових станів системи статистично незалежних квантових частинок кінетичне рівняння Власова з початковими кореляціями є квантовим кінетичним рівнянням Власова, а послідовність граничних маргінальних операторів густини в цьому випадку описує процес поширення початкового хаосу.
Розглянуто проблему строгого опису процесу поширення кореляцій початкових станів квантових систем багатьох частинок, які взаємодіють через обмежений потенціал взаємодії та задовольняють статистику Максвелла-Больцмана, в скейлінговій границі самоузгодженого поля на основі асимптотичної поведінки непертурбативного розв'язку задачі Коші для ієрархії квантових рівнянь ББҐКІ (Боголюбов – Борн - Ґрiн - Кiрквуд - Iвон). А саме, досліджено розв'язок задачі Коші для ієрархії квантових рівнянь Власова для послідовністі граничних маргінальних операторів густини, у випадку початкових станів, які описуються одночастинковим оператором густини з простору ядерних операторів та обмеженими операторами, якими характеризуються кореляції станів. Побудовано явний вигляд послідовності граничних маргінальних операторів густини, якою описується стан системи в такому наближенні, а саме, встановлено, що стан системи описується за допомогою граничного одночастинкового оператора густини, який є розв’язком задачі Коші для квантового кінетичного рівняння Власова з початковими кореляціями немарковського типу. Для чистих станів сформульоване кінетичне рівняння еквівалентно кінетичному рівнянню Хартрі з початковими кореляціями, зокрема, якими характеризуються конденсовані стани квантових систем багатьох частинок. Для початкових станів системи статистично незалежних квантових частинок кінетичне рівняння Власова з початковими кореляціями є квантовим кінетичним рівнянням Власова, а послідовність граничних маргінальних операторів густини в цьому випадку описує процес поширення початкового хаосу.
З появою квантових обчислювальних технологій, які мають потенціал здійснювати обчислення з набагато більшою швидкістю, ніж класичні комп'ютери, виникає загроза для існуючих криптографічних систем. Квантові алгоритми, здатні ефективно розв’язувати складні обчислювальні завдання, що лежать в основі безпеки сучасних криптографічних систем. Це означає, що з розвитком квантових комп'ютерів стає можливою компрометація багатьох сучасних шифрів, які сьогодні вважаються безпечними.З огляду на це, постає потреба у створенні нових криптографічних методів та алгоритмів, які б залишались стійкими до квантових атак. Пост-квантова криптографія є новим напрямом у криптографічний науці, який ставить за мету розробку алгоритмів, стійких до атак квантових комп’ютерів. Вона охоплює широкий спектр методів, таких як латичні криптосистеми, криптографія на основі кодів з корекцією помилок та багато інших.Таким чином, розвиток квантових обчислювальних технологій ставить перед криптографією нові виклики, що вимагають перегляду існуючих методів захисту інформації. Постає необхідність адаптації криптографічних систем до нових умов, зокрема через створення алгоритмів, які б залишались надійними навіть в умовах появи квантових комп'ютерів.Тому, актуальність теми дослідження полягає в необхідності захисту інформації в умовах швидкого розвитку квантових обчислювальних систем. Наукова новизна цього дослідження полягає в комплексному аналізі пост-квантових криптосистем та їхній стійкості до нових типів загроз. Дослідження пропонує порівняння ефективності класичних криптографічних методів із пост-квантовими, що дозволяє виявити їхні сильні та слабкі сторони в умовах квантових обчислень. Практична значущість дослідження полягає у можливості використання результатів для впровадження нових стандартів криптографічного захисту інформації. Це є особливо важливим для організацій, що обробляють конфіденційні дані, таких як банки, урядові установи та компанії, які займаються розробкою технологій штучного інтелекту. Ключові слова: квантові обчислення, класичні криптографічні системи, загрози, криптографічні алгоритми, інформаційна безпека, квантові технології.
Проведено систематичний огляд передумов застосування квантових обчислень у високоточних системах керування, з урахуванням обмежень традиційних архітектур, що пов'язані з обчислювальною складністю, затримками та обмеженою адаптивністю у реальному часі. Визначено класи задач, для яких потенційно доцільним є впровадження квантових обчислювальних рішень, як то оптимізація траєкторій, прогнозування станів і стабілізація динаміки. Розглянуто провідні архітектури квантових обчислювальних пристроїв з точки зору їхньої сумісності з потребами систем управління. Проаналізовано алгоритмічну базу, релевантну для задач оптимізації та прийняття рішень, зокрема алгоритми Гровера, варіаційний квантовий евристичний алгоритм, варіаційний алгоритм оцінювання енергії, квантові алгоритми лінійної алгебри. Виокремлено ключові характеристики квантових платформ, як то квантова перевага, декогеренція, чутливість до шуму, обмеження на кількість кубітів, як визначальні для практичного впровадження. Узагальнено технічні вимоги до обчислювальних ядер, що мають бути враховані при проєктуванні гібридних архітектур. Наведено приклади використання предикативного та адаптивного керування з включенням квантових прискорювачів. Розглянуто моделі співіснування класичних і квантових компонентів у режимі онлайн-керування. Визначено перспективність використання квантових алгоритмів у задачах моделювання та управління. Розроблено узагальнену концепцію гібридної системи керування, що включає класичний модуль прийняття рішень та квантовий оптимізатор. Здійснено аналітичне порівняння продуктивності класичних та квантових підходів на прикладі типових задач управління, з використанням метрик швидкодії, точності та стійкості до шуму. Запропоновано архітектурне рішення з використанням квантового оптимізатора для керування багатоагентною системою з неповною інформацією про стан середовища. Наведено умовно-формальний опис алгоритму гібридного керування з квантовим елементом у контурі оптимізації.
З появою квантових обчислювальних технологій, що мають потенціал обчислювати з набагато більшою швидкістю, ніж класичні комп’ютери класична стеганографія стикається з новими загрозами, які ускладнюють приховування інформації. Водночас це стимулює розвиток нових підходів, таких як постквантова стеганографія, яка враховує потенціал квантових обчислень. Але, виявляється, що квантові обчислення мають потенціал радикально змінити багато аспектів криптографії, а стеганографія, яка використовується для приховування інформації, також може зазнати впливу. Мета роботи. Аналіз особливостей впливу найвідомішої реалізації квантової криптографії, як квантовий розподіл ключів (Quantum Key Distribution для розробки рекомендацій щодо підвищення ефективності стеганографічних методів. Методологія дослідження. Для дослідження впливу квантових обчислень на стеганографію розглянуто застосування різноманітних методів, залежно від конкретних цілей дослідження та доступних ресурсів, а саме: математичне моделювання стеганографічних алгоритмів, аналіз вразливостей перед квантовими алгоритмами, розробка квантових атак на стеганографічні методи та інші. Наукова новизна. Авторами у цієї проблематиці були визначені основні криптографічні системи, що забезпечують захист інформації в умовах квантових загроз, у тому числі особливості квантової криптографії. Також наведені основні особливості квантових обчислень, такі як суперпозиція, заплутаність та зв’язаність. Як результати дослідження можуть бути такі. Нарешті, необхідно зазначити, що загрози, які виникають у результаті розвитку квантових технологій, вимагають термінової адаптації та впровадження нових стандартів у сфері інформаційної безпеки. Інтеграція QKD і стеганографії є багатообіцяючим напрямком, що може знайти застосування в захищених комунікаціях, зокрема в дипломатії, оборонній сфері та приватних зв’язках. Висновки. Квантова механіка пропонує високий рівень випадковості, який може бути використаний для підвищення надійності приховування інформації за рахунок переваг квантового випадкового шуму. Це дозволяє створювати більш стійкі до виявлення стеганографічні системи. Потенційні напрямами подальших досліджень можуть бути: вивчення інтеграції квантових методів з класичною стеганографією; аналіз безпеки стеганографічних методів у постквантовий період; розробка квантових протоколів стеганографії; оцінка впливу квантового шуму на приховування та виявлення інформації для захисту систем електронної комерції.
У даній роботі запропонована можливість застосування інтегральних рівнянь, відповідних рівнянню Шредінгера, до знаходження радіальної складової хвильової функції квантової системи двох частинок та допустимих значень головного квантового числа системи. Актуальність роботи обумовлена необхідністю доповнення методики викладення такої важливої ключової задачі квантової механіки, як квантова теорія атома водню, яке полягає в розширенні сукупності методів знаходження розв’язків рівняння Шредінгера для атома водню та їх систематизації, що буде сприяти кращому розумінню даної теми. Запропонована послідовність викладення матеріалу враховує останні тенденції розвитку методів пошуку розв’язків стаціонарного рівняння Шредінгера в аналітичному вигляді, демонструє можливість знаходження енергетичного спектру квантової системи частинок за допомогою інтегральних рівнянь. Формулювання проблеми. Квантова теорія атома водню у підручниках та навчальних посібниках з фізики найчастіше викладають, спираючись на одночастинкове рівняння Шредінгера для електрону, переходячи до системи відліку пов’язаної з ядром атому, нехтуючи рухом ядра, або частину матеріалу викладають при розгляді руху електрону в центральному силовому полі. Для узагальнення методики викладання, краще одразу розглядати квантову систему двох частинок: електрону і ядра атома водню. Матеріали і методи. Головними методами вирішення поставленої проблеми є: засоби пошуку розв’язків звичайних, лінійних, диференціальних рівнянь у частинних похідних, теорія багатовимірних інтегральних рівнянь та теорія функцій Гріна. Результати. З’ясовано, що радіальні складові хвильових функцій атома водню, що визначають енергетичний спектр, можна отримувати без переходу до сферичної системи, що спрощує викладення матеріалу теми. Запропоновано узагальнення послідовності викладення матеріалу по квантовій теорії атома водню. Висновки. Запропоноване узагальнення методики знаходження розв’язків рівняння Шредінгера для атома водню дозволяє підсилити повноту викладення матеріалу теми «Квантова механіка», підвищує ступінь доказовості викладення матеріалу та сприяє його розумінню.
У статті досліджено проблему захисту каналів зв’язку автономних безпілотників в умовах розвитку квантових обчислень. Проаналізовано особливості функціонування безпілотних літальних апаратів (БПЛА), що працюють у середовищі з обмеженими обчислювальними ресурсами, високими вимогами до енергоефективності та часових характеристик. Визначено актуальні загрози, зокрема пов’язані з можливістю застосування квантових атак для порушення традиційних криптографічних схем. Запропоновано гібридну модель криптографічного захисту, яка поєднує постквантові алгоритми обміну ключами (Kyber512) та цифрових підписів (Dilithium2) із полегшеним симетричним шифруванням (AES, ChaCha20). Побудовано поетапні схеми взаємодії, математичні моделі та реалізовано експериментальне моделювання на платформах STM32F407 та ESP32-S3. Отримані результати свідчать про придатність моделі до використання в реальному часі, її масштабованість та низьке енергоспоживання. У роботі також порівняно ефективність запропонованого рішення з класичними криптографічними підходами та визначено переваги у контексті стійкості до квантових атак і відповідності обмеженням вбудованих систем.
У доповіді проаналізовано сучасний стан проблеми, пов’язаної зі створенням квантового комп’ютера як реально працюючого приладу, яку світова наукова спільнота визначає як одне з найважливіших фундаментальних завдань фізики у XXI ст. Наголошено, що в основі роботи квантового комп’ютера лежать результати фундаментальних досліджень у галузі квантової фізики. Сьогодні у світі активно розробляють квантові технології, які, як очікується, будуть впроваджені вже в найближчому майбутньому і забезпечать проривні результати в багатьох сферах суспільного життя: від криптографії до моделювання масштабних систем, опису та передбачення перебігу надскладних процесів тощо. Розглянуто внесок українських учених у вивчення квантових систем, розвиток квантових технологій та вирішення фізичних проблем, що виникають при реалізаціях елементів квантового комп’ютера.