Предложена модель оптимального трехмерного вероятностного квантования детерминированного или случайного объемного пространства совокупностью равных квантов, при котором вероятность представления квантуемого пространства достигает максимального значения.Величина оптимального кванта определяется распределением его зоны влияния, значениями граничной гарантированной вероятности и степенью влияния.Приведена модель оценивания количества информации в пространстве квантования.
Предложена модель оптимального трехмерного вероятностного квантования детерминированного или случайного объемного пространства совокупностью равных квантов, при котором вероятность представления квантуемого пространства достигает максимального значения.Величина оптимального кванта определяется распределением его зоны влияния, значениями граничной гарантированной вероятности и степенью влияния.Приведена модель оценивания количества информации в пространстве квантования.
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.
Построена математическая модель квантового канала связи, содержащего в качестве приемного модуля счетчик фотонов, позволяющая учесть влияние квантовой эффективности регистрации, вероятности образования темновых импульсов приемного модуля легитимного пользователя, вероятности потери оптического излучения из-за его несанкционированного вывода из оптического волокна на пропускную способность квантового канала связи.
основанные понятия квантовой механики, такие как «волны материи» де Бройля, «принцип неопределенности» Гейзенберга, отсутствие размеров и траектории движения у элементарных частиц, универсальность постоянной Планка, а также уравнение Шредингера, до сих пор недостаточно логически обоснованы. Интерес к истокам квантовой механики обусловлен еще тем, что передовые рубежи науки в области изучения структурной организации материи – струнные теории, базирующиеся на квантовой механике, – находятся в практически непреодолимых, по мнению автора статьи, затруднениях. Это заставляет вернуться к переосмыслению основ квантовой физики. В данной работе предложена модель хаотически блуждающей материальной частицы (обладающей размером и траекторией движения), на основании которой удалось выразить постоянную Планка ħ через основные характеристики стационарного случайного процесса; обосновать переход от координатного представления состояния частицы к ее импульсному представлению без привлечения идеи о существовании «волн материи» де Бройля и «принципа неопределенности» Гейзенберга; вывести уравнение Шредингера на основании принципа экстремума усредненного действия хаотически блуждающей частицы. При этом выявлены условия и границы применения обобщённого уравнения Шредингера к описанию явлений как микромира, так и макромира. Промежуточный результат «определение плотности распределения вероятности производной n-го порядка для n раз дифференцируемого, случайного, стационарного процесса» может быть применим во многих областях теории вероятности и статистической физики.
В статье исследуется проблема обработки информации в квантовых системах с учетом присутствия квантового шума. Квантовый шум является одним из основных факторов, ограничивающих точность и эффективность квантовых вычислений и коммуникаций. Целью исследования является разработка и анализ квантовой модели, способной учитывать влияние квантового шума на обработку информации. Рассматри-ваются различные источники квантового шума, такие как шум нулевой точки, шум фо-тонов и шум квантовых измерений. Представлены основные концепции и методы для оценки и минимизации квантового шума, включая методы коррекции ошибок, контроль окружающей среды и оптимизацию квантовых состояний. Описывается разработанная квантовая модель обработки информации с учетом шума. Производится анализ влияния квантового шума на различные квантовые алгоритмы и протоколы. Также представле-ны результаты численных экспериментов, демонстрирующие эффективность предло-женной модели в условиях реалистического шумового окружения. Работа обобщает по-лученные результаты и даёт рекомендации по применению квантовой модели обработки информации с шумом в различных прикладных областях, таких как квантовые вычисле-ния, квантовая коммуникация и квантовые сенсорные системы. Работа имеет большое значение для развития практических квантовых технологий, позволяющих эффективно работать в условиях реальных шумовых режимов и повышать надежность и точность квантовых систем обработки информации. The article investigates the problem of information processing in quantum sys-tems, considering the presence of quantum noise. Quantum noise is one of the main factors lim-iting the accuracy and efficiency of quantum computing and communications. The aim of the study is to develop and analyze a quantum model that can consider the impact of quantum noise on information processing. The article discusses various sources of quantum noise, such as ze-ro-point noise, photon noise, and quantum measurement noise. Basic concepts and methods for estimating and minimizing quantum noise are presented, including error correction methods, environmental control, and optimization of quantum states. The article describes the developed quantum model of information processing considering noise effect. The influence of quantum noise on various quantum algorithms and protocols is analyzed. The authors present the results of numerical experiments, demonstrating the effectiveness of the proposed model in a realistic noise environment. The work summarizes the results obtained and puts forward recommenda-tions for the application of the quantum model of information processing with noise in various applied areas, such as quantum computing, quantum communication and quantum sensor sys-tems. The work is of significant importance for the development of practical quantum technolo-gies that allow efficient operation in real noise conditions and improve the reliability and accu-racy of quantum information processing systems.
Аннотация. При моделировании физических объектов в качестве основного элементавыбирают модель материальной точки. Однако при исследовании фундаментальных структур реальности применение классической модели материальной точки нецелесообразно. Потому что в классической модели материальной точки априори вводится понятие пространства, независящее от нее, что приводит к противоречию с реляционной концепцией пространства и времени.Следует отметить также противоречие, которое возникает при попытке определения«кирпичика» мироздания в виде крохотной частицы с понятием квантовой нелокальности. Экспериментальные исследования, проведенные с целью проверки неравенства Белла доказали, что в фундаментальной структуре реальности имеет место квантовая нелокальность. Этоозначает, что каждая частица имеет некоторую таинственную связь с окружением. Поэтому пространству Минковского требуется обобщение, учитывающее наличие материи. В настоящей работе обобщается пространство Минковского. Вводится пространство состояний – однородное пространство возможных подсистем. Из наложения этих подсистем проявляется пространство Минковского, учитывающее наличие частиц. На примере моделирования локализации и движения свободной частицы показано, что из однородности пространства возможных подсистем следуют однородность и изотропность пространства, однородность времени. При этом однородное пространство проявляется при наложении подсистем однородного пространства состояний. Изотропное пространство проявляется при наложении подсистем под определенными углами. При последовательных переходах из одной подсистемы в другую внутри подсистемы индуцируется однородное время. В результате наложений подсистем и вышеуказанных переходов происходит и локализация частицы в пространстве Минковского. Дано объяснение принципу неопределенности Гейзенберга. Предложено оригинальное определение понятия спина частицы. Симметрии пространства и времени непосредственно связаны с параметрами частицы, а именно с импульсом, спином и энергией. Сохранение этих величин обуславливает свойства симметрии пространства Минковского. Если рассматривается более сложная система, например, из многих частиц,то она находится в запутанном состоянии. В этом случае задача намного усложняется, но идля этой системы также можно ввести волновую функцию. Поэтому предложенный подходпозволяет сказать, что наложение возможных подсистем и самосогласованные переходы из одной возможной подсистемы в другую могут локализовать объекты нашего пространства подобно явлению декогеренции. Abstract. When modeling physical objects, the material point model is chosen as the main element. However, in the study of the fundamental structures of reality, the application of the classicalmodel of the material point is inappropriate. Because, in the classical model of a material point,the concept of space independent of it is introduced a priori, which leads to a contradiction with therelational concept of space and time. It should be noted also the contradiction that occurs when trying to determine the "brick" of the universe in the form of a tiny particle with the concept of quantumnon-locality. Experimental studies to verify Bell's inequality proved that quantum nonlocality takesplace in the fundamental structure of reality. This means that each particle has some mysteriousconnection with the environment. Therefore, Minkowski space requires a generalization taking intoaccount the presence of matter. This paper generalizes the Minkowski space. The state space isintroduced – a homogeneous space of possible subsystems. From the superposition of these subsystems, the Minkowski space appears, taking into account the presence of particles. Using the modeling oflocalization and motion of a free particle as an example, it is shown that the uniformity and isotropyof space, the uniformity of time, follow from the homogeneity of the space of possible subsystems.In this case, a homogeneous space appears when superimposing subsystems of a homogeneousstate space. Isotropic space appears when superimposing subsystems at certain angles. During successive transitions from one subsystem to another, homogeneous time is induced inside the subsystem. As a result of overlapping subsystems and the above transitions, the particle is also localized in Minkowski space. Heisenberg's uncertainty principle is explained. An original definition of the particle spin concept is proposed. The symmetries of space and time are directly related to the parameters of the particle, namely, with momentum, spin and energy. The conservation of these quantities determines the symmetryproperties of Minkowski space. If we consider a more complex system, for example, of many particles,then it is in an entangled state. In this case, the task is much more complicated, but for this system youcan also introduce the wave function. Therefore, the proposed approach allows us to say that theimposition of possible subsystems and self-consistent transitions from one possible subsystem to anothercan localize objects of our space, similar to decoherence.
В работе рассматриваются квантовые вычислительные методы симуляции физических систем с применением машинного обучения. Новизна исследования заключается в интеграции квантовых алгоритмов с элементами ML для повышения точности и эффективности моделирования. Цель работы – разработка и тестирование гибридного подхода к квантовой симуляции. Для реализации цели были изучены классические и квантовые методы моделирования, разработан алгоритм симуляции с использованием Qiskit, проведена его валидация и сравнительный анализ с классическими методами.