Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Mechanismy synchronizace v kvantových markovovských procesech

Daniel Štěrba

Published Sep 12, 2020• 0 citations
OpenAlex

Abstract

Práce se zabývá otázkou synchronizace na qubitových sítích s markovskou evolucí. Seznamuje s formalismem kvantových markovských dynamických semigrup a představuje lindbladovskou dynamiku jako vhodný model pro studium vývoje a asymptotiky otevřených kvantových systémů. Pro systém dvou qubitů jsou nalezeny a klasifikovány veškeré možné evoluce v rámci studované dynamiky, které vynucují synchronizaci nebo phase-locking, a jsou popsány jejich atraktorové prostory. Je ukázáno, jak lze tyto objevené synchronizační mechanismy aplikovat na qubitové sítě, $n$-částicové systémy s bipartitními interakcemi. Dále je ukázáno, že v závislosti na konkrétním synchronizujícím lindbladovském operátoru evoluce buď zcela utlumí jednotlivé vlastní qubitové dynamiky, nebo synchronizuje libovolnou síť, jejíž interakční graf je alespoň slabě souvislý. Krom toho jsou studovány rozličné vlastnosti synchronizujících a phase-locking vynucujících evolučních zobrazení.

Related papers

Quantum state distillation

Samuel Procházka

Tato bakalářská práce se zabývá iterovanými protokoly kvantové destilace stavů, se zaměřením na očišťování zašuměných multipartitních provázaných stavů, jako jsou GHZ stavy. Tyto protokoly, založené na lokálních operacích a měření s výběrem výsledků, indukují nelineární dynamiku, kterou lze popsat pomocí racionálních zobrazení v komplexní rovině. Analyzujeme jak analyticky navržené, tak variačně optimalizované protokoly a zkoumáme jejich konvergenci, stabilitu a citlivost na šum. Zvláštní pozornost věnujeme jevům jako jsou dynamické fázové přechody, atraktory pevných bodů a fraktální hranice oblastí přitažlivosti. Výsledky ukazují kompromisy mezi dosaženou věrností a spotřebou zdrojů a odhalují, jak složitá dynamika ovlivňuje výkon kvantových destilačních protokolů v reálných podmínkách.

•Aug 4, 2025•0 citations

Programming and simulation with quantum computers

Yakovenko, Mykola

Tato práce zkoumá výkonnost a spolehlivost kvantového hardwaru éry NISQ při provádění kvantových algoritmů a simulaci otevřených kvantových systémů. Po přehledu základních konceptů kvantového výpočtu, simulace a dynamiky otevřených systémů představujeme techniky kolizních modelů pro emulaci nemarkovovských procesů. Následně implementujeme Deutsch-Jozsův a Groverův algoritmus na kvantových počítačích IBM a charakterizujeme přesnost výsledků. Na téže platformě implementujeme nemarkovovský kolizní model a ukazujeme, že kvantový hardware dokáže tyto procesy úspěšně simulovat. Také pozorujeme, že šum v hardwaru negativně ovlivňuje paměťové efekty, které jsou pro nemarkovovské procesy zásadní. Pro zmírnění tohoto šumu aplikujeme techniky mitigace chyb a systematicky porovnáváme nemitigované a mitigované výsledky, abychom vyhodnotili zlepšení přesnosti. Naše zjištění ukazují, že ačkoliv zařízení NISQ mohou věrně reprodukovat klíčové kvantové jevy, mitigace chyb není nezbytná pro kvantitativně spolehlivou simulaci paměťových efektů.

•Aug 4, 2025•0 citations

Two-particle quantum walk on percolated graph

Magdalena Parýzková

Dynamicky perkolované grafy jsou grafy s hranami, které se mohou náhodně lámat v každém kroku kvantové procházky. Ačkoliv mohou dynamické perkolace simulovat systémy s možnými nedokonalostmi, jsou stále obecně poměrně složité pro analýzu. Existuje nicméně zavedený formalismus, který umožňuje studium jejich asymptotického vývoje. S jeho pomocí už byly v minulosti nalezeny zajímavé vlastnosti právě perkolovaných jednočásticových kvantových procházek v diskrétním čase. Například fakt, že možnost náhodného lámání hran může zlepšit transportní vlastnosti systému. Vzhledem k tomu, že vícečásticové kvantové procházky jsou známé svými zajímavými vlastnostmi a možnými aplikacemi, zabývá se tato práce právě případem dvoučásticových kvantových procházek v diskrétní čase v jedné dimenzi. Konkrétně pak studuje řešení asymptotického vývoje pro speciální případ Hadamardovy procházky na úsečce a na kružnici.

•Jan 27, 2023•0 citations

Post-Quantum Transition for high-level schemes

Jiří Hrachovina

Vývoj výkonných kvantových počítačů představuje dlouhodobou hrozbu pro asymetrické algoritmy využívané v protokolech pro registraci certifikátů, jako jsou SCEP a EST. Tato práce analyzuje, ve kterých částech uvedené protokoly spoléhají na algoritmy zranitelné vůči kvantovým útokům, zejména na RSA, ECDSA a ECDH, a navrhuje možnosti migrace založené na hybridní a postkvantové kryptografii. Pro autentizaci, prokazování vlastnictví soukromého klíče, certifikáty, žádosti o certifikát a struktury CMS jsou uvažovány kompozitní podpisy ML-DSA. Pro kvantově odolné ustanovení klíče jsou uvažovány mechanismy založené na ML-KEM. Práce dále porovnává protokoly SCEP a EST a dochází k závěru, že EST představuje vhodnější základ pro postkvantovou migraci, zejména díky povinnému bezpečnostnímu modelu založenému na TLS. Vybrané klasické a postkvantové algoritmy jsou testovány na mikrokontrolérové platformě STM32WB55RG z hlediska výkonnosti, využití paměti a komunikační režie. Součástí práce je také experimentální implementace postkvantového prototypu EST. Výsledky ukazují, že ML-KEM-512 a ML-DSA-44 jsou vhodnou volbou pro omezené klienty EST a že postkvantová registrace certifikátů pomocí EST je na Cortex-M4 STM32WB55RG proveditelná.

•Jan 1, 2026•0 citations

Quantum computing in many-body physics

Jan Brandejs

Název práce: Kvantové výpočty v mnohočásticové fyzice Autor: Jan Brandejs Katedra: Ústav částicové a jaderné fyziky Vedoucí bakalářské práce: prof. RNDr. Pavel Cejnar, Dr., DSc., Ústav částicové a jaderné fyziky Abstrakt: Při simulaci mnohočásticových kvantových systém· obvykle dochází k exponenciální explozi výpočetní složitosti. Kvantové počítače umožňují ten- to problém principiálně vyřešit. Díky práci R. Feynmanna je známo, že axiomy teorie složitosti vychází z fyzikálních zákon·. Situace se změní, zavedeme-li do výpočetního procesu mimo klasické fyziky i kvantovou teorii. Ukazuje se, že pro efektivní simulaci kvantového systému je vhodné použít jiný, lépe kontrolovatelný kvantový systém. Realizace výpočtu s využitím q-bit· a kvantového paralelismu pak ve vybraných případech vede k zásadní redukci složitosti. Kvantové počítače potenciálně umožňují realizaci výpočt· a simulací, které jsou s klasickými počíta- či prakticky neproveditelné. Zejména na poli kvantové chemie vyvstává možnost přímočaré aplikace. Tato práce je zaměřena na použití kvantových počítač· pro mnohočásticové problémy a obsahuje analýzu složitosti kvantové simulace atomo- vých jader. Klíčová slova: kvantový počítač, kvantová simulace, mnohočásticová fyzika

•Jan 1, 2014•0 citations

Hybrid Quantum Computing: Practical Applications and Implementation

Jan Swiatkowski

Tato práce se zabývá metodikou mapování a spuštění prakticky uplatnitelných optimalizačních úloh jako Exact Set Cover, Knapsack, SAT na kvantových počítačích. Na rozdíl od klasických počítačů, které pracují s bity, využívají kvantové počítače kvantové qubity a jevy jako superpozice a provázanost, což jim umožňuje paralelně prohledávat rozsáhlé stavové prostory. Jsou proto vhodné zejména pro řešení složitých kombinatorických problémů, kde klasické algoritmy narážejí na výpočetní limity.Jádrem práce je hybridní solver pro problém Exact Set Cover využívající strategii Branch-and-Bound. V jejím rámci jsou selektivně generovány kvantové obvody založené na Groverově algoritmu pro relevantní podproblémy. Groverův algoritmus poskytuje kvadratické zrychlení pro nestrukturované prohledávání, což je důležité pro nalezení konfigurací. S ohledem na omezení současné generace hardwaru NISQ práce obsahuje komparativní analýzu výsledků ze simulátorů a reálných systémů IQM Star24 a IBM Marrakesh (Heron R2), včetně porovnání frameworků Qrisp a Qiskit. Výsledky těchto implementací optimalizačních úloh byly zhodnoceny pomocí Z-Score a byly porovnány požadavky daných kvantových obvodů pro experimentální instance problémů daných úloh. Dále byly provedeny experimenty zhodnocující prahovou hloubku kvantového obvodu, kdy se stane očekávaný výsledek obvodu nerozlišitelným. K potlačení šumu byla využita technika Matrix-free Measurement Mitigation (M3).Práce je zakončena praktickou metodickou příručkou pro vývoj hybridních kvantově-klasických aplikací. Také diskutuje výhody integrace kvantového počítače se superpočítačem v jedné fyzické lokaci a koordinaci alokace jejich zdrojů.

•Jan 1, 2026•0 citations
Práce se zabývá otázkou synchronizace na qubitových sítích s markovskou evolucí. Seznamuje s formalismem kvantových markovských dynamických semigrup a představuje lindbladovskou dynamiku jako vhodný model pro studium vývoje a asymptotiky otevřených kvantových systémů. Pro systém dvou qubitů jsou nalezeny a klasifikovány veškeré možné evoluce v rámci studované dynamiky, které vynucují synchronizaci nebo phase-locking, a jsou popsány jejich atraktorové prostory. Je ukázáno, jak lze tyto objevené synchronizační mechanismy aplikovat na qubitové sítě, nnn-částicové systémy s bipartitními interakcemi. Dále je ukázáno, že v závislosti na konkrétním synchronizujícím lindbladovském operátoru evoluce buď zcela utlumí jednotlivé vlastní qubitové dynamiky, nebo synchronizuje libovolnou síť, jejíž interakční graf je alespoň slabě souvislý. Krom toho jsou studovány rozličné vlastnosti synchronizujících a phase-locking vynucujících evolučních zobrazení.
Tato bakalářská práce se zabývá iterovanými protokoly kvantové destilace stavů, se zaměřením na očišťování zašuměných multipartitních provázaných stavů, jako jsou GHZ stavy. Tyto protokoly, založené na lokálních operacích a měření s výběrem výsledků, indukují nelineární dynamiku, kterou lze popsat pomocí racionálních zobrazení v komplexní rovině. Analyzujeme jak analyticky navržené, tak variačně optimalizované protokoly a zkoumáme jejich konvergenci, stabilitu a citlivost na šum. Zvláštní pozornost věnujeme jevům jako jsou dynamické fázové přechody, atraktory pevných bodů a fraktální hranice oblastí přitažlivosti. Výsledky ukazují kompromisy mezi dosaženou věrností a spotřebou zdrojů a odhalují, jak složitá dynamika ovlivňuje výkon kvantových destilačních protokolů v reálných podmínkách.
Tato práce zkoumá výkonnost a spolehlivost kvantového hardwaru éry NISQ při provádění kvantových algoritmů a simulaci otevřených kvantových systémů. Po přehledu základních konceptů kvantového výpočtu, simulace a dynamiky otevřených systémů představujeme techniky kolizních modelů pro emulaci nemarkovovských procesů. Následně implementujeme Deutsch-Jozsův a Groverův algoritmus na kvantových počítačích IBM a charakterizujeme přesnost výsledků. Na téže platformě implementujeme nemarkovovský kolizní model a ukazujeme, že kvantový hardware dokáže tyto procesy úspěšně simulovat. Také pozorujeme, že šum v hardwaru negativně ovlivňuje paměťové efekty, které jsou pro nemarkovovské procesy zásadní. Pro zmírnění tohoto šumu aplikujeme techniky mitigace chyb a systematicky porovnáváme nemitigované a mitigované výsledky, abychom vyhodnotili zlepšení přesnosti. Naše zjištění ukazují, že ačkoliv zařízení NISQ mohou věrně reprodukovat klíčové kvantové jevy, mitigace chyb není nezbytná pro kvantitativně spolehlivou simulaci paměťových efektů.
Dynamicky perkolované grafy jsou grafy s hranami, které se mohou náhodně lámat v každém kroku kvantové procházky. Ačkoliv mohou dynamické perkolace simulovat systémy s možnými nedokonalostmi, jsou stále obecně poměrně složité pro analýzu. Existuje nicméně zavedený formalismus, který umožňuje studium jejich asymptotického vývoje. S jeho pomocí už byly v minulosti nalezeny zajímavé vlastnosti právě perkolovaných jednočásticových kvantových procházek v diskrétním čase. Například fakt, že možnost náhodného lámání hran může zlepšit transportní vlastnosti systému. Vzhledem k tomu, že vícečásticové kvantové procházky jsou známé svými zajímavými vlastnostmi a možnými aplikacemi, zabývá se tato práce právě případem dvoučásticových kvantových procházek v diskrétní čase v jedné dimenzi. Konkrétně pak studuje řešení asymptotického vývoje pro speciální případ Hadamardovy procházky na úsečce a na kružnici.
Vývoj výkonných kvantových počítačů představuje dlouhodobou hrozbu pro asymetrické algoritmy využívané v protokolech pro registraci certifikátů, jako jsou SCEP a EST. Tato práce analyzuje, ve kterých částech uvedené protokoly spoléhají na algoritmy zranitelné vůči kvantovým útokům, zejména na RSA, ECDSA a ECDH, a navrhuje možnosti migrace založené na hybridní a postkvantové kryptografii. Pro autentizaci, prokazování vlastnictví soukromého klíče, certifikáty, žádosti o certifikát a struktury CMS jsou uvažovány kompozitní podpisy ML-DSA. Pro kvantově odolné ustanovení klíče jsou uvažovány mechanismy založené na ML-KEM. Práce dále porovnává protokoly SCEP a EST a dochází k závěru, že EST představuje vhodnější základ pro postkvantovou migraci, zejména díky povinnému bezpečnostnímu modelu založenému na TLS. Vybrané klasické a postkvantové algoritmy jsou testovány na mikrokontrolérové platformě STM32WB55RG z hlediska výkonnosti, využití paměti a komunikační režie. Součástí práce je také experimentální implementace postkvantového prototypu EST. Výsledky ukazují, že ML-KEM-512 a ML-DSA-44 jsou vhodnou volbou pro omezené klienty EST a že postkvantová registrace certifikátů pomocí EST je na Cortex-M4 STM32WB55RG proveditelná.
Název práce: Kvantové výpočty v mnohočásticové fyzice Autor: Jan Brandejs Katedra: Ústav částicové a jaderné fyziky Vedoucí bakalářské práce: prof. RNDr. Pavel Cejnar, Dr., DSc., Ústav částicové a jaderné fyziky Abstrakt: Při simulaci mnohočásticových kvantových systém· obvykle dochází k exponenciální explozi výpočetní složitosti. Kvantové počítače umožňují ten- to problém principiálně vyřešit. Díky práci R. Feynmanna je známo, že axiomy teorie složitosti vychází z fyzikálních zákon·. Situace se změní, zavedeme-li do výpočetního procesu mimo klasické fyziky i kvantovou teorii. Ukazuje se, že pro efektivní simulaci kvantového systému je vhodné použít jiný, lépe kontrolovatelný kvantový systém. Realizace výpočtu s využitím q-bit· a kvantového paralelismu pak ve vybraných případech vede k zásadní redukci složitosti. Kvantové počítače potenciálně umožňují realizaci výpočt· a simulací, které jsou s klasickými počíta- či prakticky neproveditelné. Zejména na poli kvantové chemie vyvstává možnost přímočaré aplikace. Tato práce je zaměřena na použití kvantových počítač· pro mnohočásticové problémy a obsahuje analýzu složitosti kvantové simulace atomo- vých jader. Klíčová slova: kvantový počítač, kvantová simulace, mnohočásticová fyzika
Tato práce se zabývá metodikou mapování a spuštění prakticky uplatnitelných optimalizačních úloh jako Exact Set Cover, Knapsack, SAT na kvantových počítačích. Na rozdíl od klasických počítačů, které pracují s bity, využívají kvantové počítače kvantové qubity a jevy jako superpozice a provázanost, což jim umožňuje paralelně prohledávat rozsáhlé stavové prostory. Jsou proto vhodné zejména pro řešení složitých kombinatorických problémů, kde klasické algoritmy narážejí na výpočetní limity.Jádrem práce je hybridní solver pro problém Exact Set Cover využívající strategii Branch-and-Bound. V jejím rámci jsou selektivně generovány kvantové obvody založené na Groverově algoritmu pro relevantní podproblémy. Groverův algoritmus poskytuje kvadratické zrychlení pro nestrukturované prohledávání, což je důležité pro nalezení konfigurací. S ohledem na omezení současné generace hardwaru NISQ práce obsahuje komparativní analýzu výsledků ze simulátorů a reálných systémů IQM Star24 a IBM Marrakesh (Heron R2), včetně porovnání frameworků Qrisp a Qiskit. Výsledky těchto implementací optimalizačních úloh byly zhodnoceny pomocí Z-Score a byly porovnány požadavky daných kvantových obvodů pro experimentální instance problémů daných úloh. Dále byly provedeny experimenty zhodnocující prahovou hloubku kvantového obvodu, kdy se stane očekávaný výsledek obvodu nerozlišitelným. K potlačení šumu byla využita technika Matrix-free Measurement Mitigation (M3).Práce je zakončena praktickou metodickou příručkou pro vývoj hybridních kvantově-klasických aplikací. Také diskutuje výhody integrace kvantového počítače se superpočítačem v jedné fyzické lokaci a koordinaci alokace jejich zdrojů.