This work proposes an extended phase space interpretation of quantum superposition. Unlike Copenhagen collapse or Many‑Worlds branching, this model treats superposition as a dynamic configuration of amplitude density across possible realizations. It allows entangled states such as GHZ and cluster networks to be understood as self‑sustaining complexes, interference as a filtering mechanism, and coherence limits as geometric and combinatorial boundaries. The approach opens new possibilities for analyzing stability, coherence, and decoherence‑free structures, with implications for simulations and experiments in quantum information and topological systems.---У роботі пропонується розширене фазове просторове тлумачення квантової суперпозиції. На відміну від копенгагенського колапсу чи мультимирового розгалуження, модель розглядає суперпозицію як динамічну конфігурацію амплітудної густини між можливими реалізаціями. Це дозволяє трактувати заплутані стани (GHZ, кластерні мережі) як самопідтримувані комплекси, інтерференцію — як механізм фільтрації, а межі когерентності — як геометричні та комбінаторні границі. Підхід відкриває нові можливості для аналізу стійкості та когерентності, а також для симуляцій і експериментів у квантовій інформації та топологічних системах.
This work proposes an extended phase space interpretation of quantum superposition. Unlike Copenhagen collapse or Many‑Worlds branching, this model treats superposition as a dynamic configuration of amplitude density across possible realizations. It allows entangled states such as GHZ and cluster networks to be understood as self‑sustaining complexes, interference as a filtering mechanism, and coherence limits as geometric and combinatorial boundaries. The approach opens new possibilities for analyzing stability, coherence, and decoherence‑free structures, with implications for simulations and experiments in quantum information and topological systems.---У роботі пропонується розширене фазове просторове тлумачення квантової суперпозиції. На відміну від копенгагенського колапсу чи мультимирового розгалуження, модель розглядає суперпозицію як динамічну конфігурацію амплітудної густини між можливими реалізаціями. Це дозволяє трактувати заплутані стани (GHZ, кластерні мережі) як самопідтримувані комплекси, інтерференцію — як механізм фільтрації, а межі когерентності — як геометричні та комбінаторні границі. Підхід відкриває нові можливості для аналізу стійкості та когерентності, а також для симуляцій і експериментів у квантовій інформації та топологічних системах.
Quantum superposition from a formal point of view, is not a complicated concept. But from a logical point of view and from the standpoint of common sense it cannot find an explanation without the use of the concepts of miracle and magic. Quantum mechanics says its mathematical apparatus is universal and can be extended to the phenomena of the macrocosm. Although the phenomenon of superposition in everyday reality can be explained to quite acceptable and logical way, without the paradoxical results, however, such an explanation of the phenomenon and their application on the macrocosm has another side: casts doubt on the notion of superposition.
Квантовая суперпозиция с формальной точки зрения не является сложным понятием. Но с логической точки зрения и с позиций здравого смысла она не может найти объяснения без использования понятий «чудо» и «магия». Квантовая механика утверждает, что ее аппарат является универсальным и может быть распространен на явления макромира. Хотя явления обыденной реальности и могут быть объяснены вполне приемлемым и логичным образом, без получения парадоксальных результатов, вместе с тем такое объяснение и распространение явления на макромир имеет и другую сторону: ставит под сомнение само понятие суперпозиции.
Стрімкий розвиток методів штучного інтелекту та машинного навчання супроводжується зростанням потреби у моделях, які поєднують високу точність з прозорістю та нтерпретацєю результатів. Більшість сучасних глибоких нейронних мереж функціонують як «чорні скриньки», що ускладнює їх застосування у критично важливих сферах – медицині, фінансах, транспорті, де необхідна верифікація рішень експертами. Водночас, розвиток квантових технологій і квантового машинного навчання відкриває нові можливості для побудови моделей, здатних ефективно працювати у просторах великої розмірності. Мета роботи полягає у розробці та експериментальній перевірці інтерпретованої гібридної моделі бінарної класифікації, яка поєднує нечіткий шар правил з варіаційною квантовою схемою, на прикладі задачі прогнозування виживання пасажирів (датасет Titanic), а також у порівнянні її з класичними підходами з точки зору точності та пояснюваності. Методологія дослідження ґрунтується на поєднанні апарату нечіткої логіки та варіаційних квантових схем. На першому етапі формуються лінгвістичні змінні для ознак датасету, задаються гауссові функції належності та формалізуються інтерпретовані нечіткі правила типу IF–THEN, які відображають предметні знання про задачу Titanic. На основі ступенів активації правил будується вектор ознак нечіткого шару. На другому етапі цей вектор лінійно агрегується за допомогою ваг правил, що підлягають навчанню, та кодується в параметри вхідних квантових обертань. Третій етап передбачає використання варіаційної квантової схеми з параметризованими воротами RX, RY та ентанглінгом CNOT, вихід якої вимірюється оператором Паулі-Z та перетворюється у ймовірність класу за допомогою логістичної функції. Навчання здійснюється методом градієнтного спуску з використанням правила параметрного зсуву для квантової частини моделі. Для порівняння реалізовано нечітко-класичний варіант моделі без квантового шару та логістичну регресію. Наукова новизна роботи полягає у створенні гібридної нейро-фазі-квантової архітектури, у якій знання предметної області явно кодуються у вигляді нечітких правил з інтерпретованими вагами, а квантовий шар використовується як нелінійний агрегатор цих правил. На відміну від традиційних «чорних» квантових класифікаторів, запропонований підхід забезпечує прозоре відображення впливу кожного правила на кінцевий результат, що підвищує довіру до моделі та створює можливості для експертного аналізу. У роботі продемонстровано, що поєднання нечіткої логіки з варіаційними квантовими схемами дозволяє отримати класифікатор зі збереженою інтерпретованістю та покращеними можливостями моделювання складних залежностей між ознаками. Висновки. Експериментальне дослідження на основі датасету Titanic показало, що запропонована гібридна модель демонструє якість класифікації (accuracy, F1-міру), порівнянну або дещо вищу за результати нечітко-класичної моделі та логістичної регресії, при цьому забезпечуючи високий рівень інтерпретованості завдяки аналізу ваг і активності нечітких правил. Модель дозволяє пояснювати окремі рішення, визначати найважливіші правила і перевіряти їх на узгодженість з очікуваними доменними знаннями. Перспективними напрямами розвитку є масштабування моделі на більш комплексні задачі, автоматична генерація нечітких правил, адаптація до роботи на реальних квантових пристроях із шумами та застосування в галузях, де особливо важливі прозорість і надійність систем штучного інтелекту.
Quantum physics is a long established content in high school curricula. More recently, alternative approaches based on information-theoretical formulations of quantum theory have been discussed, in which conceptual emphases change in comparison to established didactical approaches. In particular, the notions of "superposition" and "entanglement" are brought into the center of discussion in these approaches. Likewise, there is a broad public interest in the new applications of quantum physics such as quantum computing, which has led to a variety of popular depictions. In this paper we identify common inaccuracies and errors in these representations, explain the technical background and make first recommendations to avoid misunderstandings. Our initial focus is on the notion of "superposition". -- Die Quantenphysik ist seit vielen Jahren ein etablierter Inhalt der Oberstufenphysik. In jüngerer Zeit werden alternative Zugänge über die informationstheoretische Formulierung der Quantentheorie diskutiert, bei denen sich konzeptionelle und begriffliche Schwerpunkte im Vergleich zu etablierten Elementarisierungen verändern. Im Besonderen die Begriffe "Superposition" und "Verschränkung" werden bei diesen Zugängen in das Zentrum der Diskussion gerückt. Ebenfalls besteht ein breites öffentliches Interesse an den neuen Anwendungen der Quantenphysik wie dem Quanten-computer, das zu einer Vielzahl populärer Darstellungen geführt hat. In dieser Arbeit identifizieren wir verbreitete Ungenauigkeiten und Fehler in diesen Darstellungen, erläutern den fachlichen Hintergrund und machen erste Empfehlungen, um Missverständnisse zu vermeiden. Unser Schwerpunkt liegt dabei zunächst auf dem Begriff der "Superposition".
В статті досліджено питання оптимізації передачі даних у волоконно-оптичних системах шляхом застосування квантової криптографії, зокрема протоколу квантового розподілу ключів (QKD). Розглядаються основні переваги і виклики квантової криптографії, її роль в покращенні таких характеристик, як безпека, надійність, пропускна здатність, і зменшення енергоспоживання. Квантова криптографія забезпечує фундаментально новий рівень безпеки, заснований на фізичних принципах квантової механіки, що дозволяє виявляти будь-які спроби перехоплення інформації в реальному часі. Це забезпечує високу надійність передачі даних та захист від квантових обчислень, які здатні зламувати класичні алгоритми шифрування. Впровадження квантової криптографії також сприяє оптимізації ресурсів шляхом зменшення потреби у використанні складних криптографічних протоколів, що в свою чергу підвищує швидкість передачі даних. Незважаючи на значні переваги, існують певні виклики, пов'язані з необхідністю використання спеціалізованого обладнання та обмеженою дальністю передачі сигналу. Стаття аналізує перспективи та можливості використання квантової криптографії у волоконно-оптичних системах як ефективного інструменту для забезпечення високого рівня безпеки інформації.
Розвиток сучасних технологій дозволяє суттєво розширити цифрові послуги. Для забезпечення послуг в Інтернет-просторі як правило використовуються протоколи цілісності SSL, TLS Однак стрімкий розвиток обчислювальних технологій дозволяє зловмисникам не тільки модифікувати кіберзагрози, а також розробляти нові цільові загрози. Крім того поява повномасштабного квантового комп’ютера, як стверджують спеціалісти НІСТ США, дозволить зламувати симетричні та несиметричні криптосистеми на основі алгоритмів Гровера та Шора за поліноміальний час. В роботі пропонується модифікація протоколу TLS на основі використання, в якості алгоритма, який забезпечує стійкість протоколу TLS, використання постквантових алгоритмів на основі крипто-кодових конструкцій Мак-Еліса та Нідеррайтера на еліптичних кодах. Для дослідження властивостей запропонованого підходу використовується метод багатокритеріального аналізу, який дозволяє сформувати комплексний показник якості обслуговування. Представлені дослідження підтверджують, що використання постквантових алгоритмів в якості алгоритму стійкості в протоколі TLS забезпечують підвищення ефективності на 30% при використанні в мережі на основі Gigabit Ethernet, та в 2 рази при використанні 10 Gb Ethernet
В статье рассматриваются принципы квантовых вычислений на основе спиновых состояний. Анализируются фундаментальные принципы квантовой физики, такие как суперпозиция, запутанность и корпускулярно-волновой дуализм. Описаны математические модели кубитов в сфере Блоха, уравнение Шрёдингера и процесс коллапса волновой функции при измерении. Показана роль спиновой запутанности в реализации квантовых алгоритмов. Проведен анализ возможностей применения квантовых алгоритмов в области криптографии, моделирования сложных систем и др. The article examines the principles of quantum computing based on spin states. It analyzes the fundamental principles of quantum physics, such as superposition, entanglement, and particle-wave duality. Mathematical models of qubits on the Bloch sphere, the Schrödinger equation, and the wave function collapse during measurement are described. The role of spin entanglement in implementing quantum algorithms is demonstrated. The possibilities of using quantum algorithms in cryptography, complex systems modeling, and optimization.