Пособие посвящено изучению фундаментальных вопросов квантовой механики и описанию принципиально нового типа вычислений – квантовых вычислений. Представлены фундаментальные постулаты квантовой механики и даны основы квантовых вычислений с применением квантовых симуляторов. Для специалистов в различных областях теоретической и экспериментальной физики, медицинской биофизики, информатики и компьютерного моделирования, аспирантов и студентов вузов естественнонаучных и физико-технических направлений подготовки.
Пособие посвящено изучению фундаментальных вопросов квантовой механики и описанию принципиально нового типа вычислений – квантовых вычислений. Представлены фундаментальные постулаты квантовой механики и даны основы квантовых вычислений с применением квантовых симуляторов. Для специалистов в различных областях теоретической и экспериментальной физики, медицинской биофизики, информатики и компьютерного моделирования, аспирантов и студентов вузов естественнонаучных и физико-технических направлений подготовки.
Работа посвящена методике изучения явления квантовой запутанности в курсе квантовой механики для студентов специальности "физика". Показано, что студентам университетов важно знать о квантовой запутанности, являющейся ключевой частью квантовой механики, поскольку она необходима для понимания различных трактовок квантовой механики и будущих технологий, связанных с этой областью. Эксперименты, проведенные на интерферометре Маха-Цендера, являются одним из множества экспериментов, которые убедили физиков в том, что квантовая механика не может быть описана с точки зрения классической механики. В случае изучаемого явления фотон не следует по одной определенной траектории, а должен описываться в терминах квантовой суперпозиции множества траекторий. Предлагается изучение феномена квантовой запутанности после освоения таких тем, как постулаты квантовой механики, уравнение Шредингера, принцип суперпозиции, проблема измерения, а также после решения известных традиционных задач, касающихся квазиклассического случая. Эти темы создают необходимый фон и мотивацию для понимания концепции запутанности и её последствий для квантовых систем. В качестве экспериментальной техники предлагается демонстрация работы самого простого интерферометра Маха-Цендера, изготовленного фирмой LD Didactic GmbH. Для компьютерной демонстрации изучаемого явления используется система компьютерной алгебры Mathematica и продукты фирмы Wolfram. В результате этого становится возможным наглядно показать, что квантовые частицы могут находиться в состоянии суперпозиции, и, таким образом, используемый интерферометр является мощным инструментом для выявления фундаментальной природы квантовой механики.
Предлагаемая книга состоит из двух частей и посвящена систематическому анализу квантовой механики и современной теории электромагнитных явлений. Обсуждаются некоторые некорректности применения математики в теоретической физике. В данной первой части подробно разбираются базовые понятия квантовой механики, её аппарат, методы и применения и демонстрируется их необоснованность, а часто и внутренняя противоречивость наиболее распространённой версии - копенгагенской интерпретации квантовой механики. Книга содержит критический анализ экспериментов, положенных в основу данной теории. Всё это в совокупности доказывает, что общепринятая версия квантовой механики представляет собой временную конструкцию, и требуется создание новой непротиворечивой теории микромира. Также в книге обсуждаются некоторые альтернативные идеи, применимые к микромиру. Данная книга может оказаться полезной для студентов, аспирантов, преподавателей, научно-технических работников и всех, кто интересуется основаниями физики. Здесь помещена допечатная версия книги. В печатном виде книгу можно приобрести в редакции: http://urss.ru/cgi-bin/db.pl?lang=Ru&blang=ru&page=Book&id=180585
Коррозия металлов и сплавов остаётся одной из наиболее значимых научно-технических проблем современной промышленности, приводящей к существенным экономическим потерям, снижению надёжности оборудования и возникновению экологических и технологических рисков. Эффективное прогнозирование коррозионного поведения материалов требует понимания процессов, протекающих на атомном и электронном уровнях. Целью настоящей работы является анализ возможностей применения квантовых вычислений для моделирования коррозионных процессов и оценка перспектив их использования в коррозионной науке и материаловедении. Исследование выполнено в формате аналитического обзора публикаций в области вычислительной химии, квантовой информатики и электрохимической коррозии. Рассмотрены возможности и ограничения классических методов квантовой химии, включая теорию функционала плотности (DFT) и пост-хартри-фоковские подходы, а также современные квантовые алгоритмы: вариационный квантовый солвер собственных значений (VQE), квантовая оценка фазы (QPE), методы моделирования периодических систем и квантовая молекулярная динамика. Анализ показывает, что квантовые вычисления обладают потенциалом для более точного описания электронной структуры защитных оксидных и сульфидных плёнок, элементарных электрохимических реакций, процессов водородного охрупчивания и взаимодействия ингибиторов с металлической поверхностью. Выполнена оценка вычислительных ресурсов и возможных временных горизонтов практического применения квантовых технологий. Показано, что в ближайшей перспективе наиболее реалистичным направлением являются гибридные квантово-классические подходы, тогда как моделирование реалистичных коррозионных интерфейсов потребует развития отказоустойчивых квантовых систем. Полученные результаты позволяют определить перспективные направления использования квантовых вычислений для повышения точности прогнозирования коррозии и совершенствования технологий противокоррозионной защиты.
В учебно-методическом пособии сформулированы основные (контрольные) вопросы и приведены краткие ответы по квантовой механике и статистической физике. Даны также задания по курсовым работам. Предназначается для студентов, магистрантов и аспирантов, изучающих дисциплину «Квантовая механика и статистическая физика». Может быть полезно преподавателям для контроля знаний учащихся, а также в процессе чтения лекций. телям для контроля знаний учащихся, а также в процессе чтения лекций.
Квантовые вычисления в финансах — это обозримое будущее финансовой сферы, которое будет демонстрировать более гибкую, точную и надежную работу. Финансовые рынки и связанные с ними виды деятельности динамично меняются, и квантовые вычисления — одна из новых технологий, реагирующих на финансовые изменения. В статье изложены теоретические основы квантовых финансов, включая оценку влияния квантовых вычислений на финансы. Результаты работы представляют интерес для исследователей, практиков и политиков, заинтересованных в использовании квантовых вычислений для революционного преобразования финансовых услуг и систем. Quantum computing in finance is the foreseeable future of the financial sector, which will demonstrate more flexible, accurate and reliable work. Financial markets and related activities are changing dynamically, and quantum computing is one of the new technologies that respond to financial changes. The article presents the theoretical foundations of quantum finance, including an assessment of the impact of quantum computing on finance. The results of the work are of interest to researchers, practitioners and policymakers interested in using quantum computing to revolutionize financial services and systems.
Обоснована актуальность и значимость развития квантовой технологии в организациях высше-го и среднего образования. Авторами были рассмотрены направления развития субтехнологий – квантовые коммуникации, квантовые вычисления и квантовые сенсоры и доказана необходи-мость усиления профессионального образования в области квантовой физики у студентов всех профилей подготовки.