Целью данной работы является оценка перспектив развития квантовых технологий в эпоху стремительного роста объемов информации и данных, циркулирующих в морских транспортных системах. Особое внимание уделяется фундаментальным ограничениям классических вычислительных архитектур при решении задач глобальной морской логистики. В исследовании подробно изучаются базовые принципы функционирования квантовых технологий, а также анализируются современные системы математического моделирования, лежащие в основе квантовых вычислений. Отдельным блоком выделены направления квантовых коммуникаций, которые представляются наиболее перспективными для внедрения в морских транспортных системах. Помимо этого, рассматриваются квантовые вычисления и квантовые сенсоры как технологическая основа для создания высокоточных морских навигационных приборов нового поколения. В работе приведен развернутый обзор актуальных достижений мировой науки и практики в области применения квантовых технологий в морских транспортных системах. В качестве самостоятельного направления исследований вынесена оценка перспектив задействования наработок и исследований Российского квантового центра в различных отраслях морского приборостроения, включая анализ их готовности к практической эксплуатации в условиях агрессивной морской среды, что определяет научную и практическую значимость представленной работы. The purpose of this work is to assess the prospects for the development of quantum technologies in an era of rapid growth in the volume of information and data circulating in marine transport systems. Particular attention is paid to the fundamental limitations of classical computing architectures in solving global maritime logistics problems. The study examines in detail the basic principles of the functioning of quantum technologies, as well as analyzes modern mathematical modeling systems that underlie quantum computing. A separate block highlighted the directions of quantum communications, which seem to be the most promising for implementation in marine transport systems. In addition, quantum computing and quantum sensors are being considered as the technological basis for the creation of a new generation of high-precision marine navigation devices. The paper provides a detailed overview of current achievements of world science and practice in the field of application of quantum technologies in marine transport systems. As an independent area of research, an assessment was made of the prospects for using the developments and research of the Russian Quantum Center in various branches of marine instrumentation, including an analysis of their readiness for practical operation in an aggressive marine environment, which determines the scientific and practical significance of the presented work.
Целью данной работы является оценка перспектив развития квантовых технологий в эпоху стремительного роста объемов информации и данных, циркулирующих в морских транспортных системах. Особое внимание уделяется фундаментальным ограничениям классических вычислительных архитектур при решении задач глобальной морской логистики. В исследовании подробно изучаются базовые принципы функционирования квантовых технологий, а также анализируются современные системы математического моделирования, лежащие в основе квантовых вычислений. Отдельным блоком выделены направления квантовых коммуникаций, которые представляются наиболее перспективными для внедрения в морских транспортных системах. Помимо этого, рассматриваются квантовые вычисления и квантовые сенсоры как технологическая основа для создания высокоточных морских навигационных приборов нового поколения. В работе приведен развернутый обзор актуальных достижений мировой науки и практики в области применения квантовых технологий в морских транспортных системах. В качестве самостоятельного направления исследований вынесена оценка перспектив задействования наработок и исследований Российского квантового центра в различных отраслях морского приборостроения, включая анализ их готовности к практической эксплуатации в условиях агрессивной морской среды, что определяет научную и практическую значимость представленной работы. The purpose of this work is to assess the prospects for the development of quantum technologies in an era of rapid growth in the volume of information and data circulating in marine transport systems. Particular attention is paid to the fundamental limitations of classical computing architectures in solving global maritime logistics problems. The study examines in detail the basic principles of the functioning of quantum technologies, as well as analyzes modern mathematical modeling systems that underlie quantum computing. A separate block highlighted the directions of quantum communications, which seem to be the most promising for implementation in marine transport systems. In addition, quantum computing and quantum sensors are being considered as the technological basis for the creation of a new generation of high-precision marine navigation devices. The paper provides a detailed overview of current achievements of world science and practice in the field of application of quantum technologies in marine transport systems. As an independent area of research, an assessment was made of the prospects for using the developments and research of the Russian Quantum Center in various branches of marine instrumentation, including an analysis of their readiness for practical operation in an aggressive marine environment, which determines the scientific and practical significance of the presented work.
В статье рассматриваются теоретические и прикладные аспекты развития квантовой связи и квантовых сетей как одного из ключевых направлений научно‑технологического прогресса XXI века. Показано, что переход от классических телекоммуникационных систем к квантовым каналам передачи информации обусловлен не только ростом объёмов данных и требований к скорости обмена, но и принципиально новой потребностью в абсолютной криптографической защищённости информации. Квантовая связь, основанная на фундаментальных законах квантовой механики, обеспечивает качественно иной уровень безопасности, недостижимый для классических алгоритмов шифрования. Особое внимание в работе уделено концепции квантовых сетей, которые рассматриваются как основа будущего «квантового интернета», объединяющего квантовые компьютеры, сенсоры и коммуникационные узлы в единую распределённую инфраструктуру. Подробно анализируются принципы квантового распределения ключей, роль квантовой запутанности и фотонных состояний в передаче информации, а также архитектура гибридных сетей, сочетающих классические и квантовые каналы. Важным направлением исследования является анализ возможностей применения квантовой связи в военной сфере и в системах, связанных с обеспечением национальной безопасности. Рассматриваются перспективы использования квантовых сетей для защищённой связи органов военного управления, управления беспилотными и роботизированными системами, стратегических сил сдерживания, а также для противодействия современным угрозам в области радиоэлектронной борьбы и кибервойны. Делается вывод о том, что квантовые технологии способны в перспективе изменить баланс сил в информационном и технологическом противоборстве между государствами. Практическая значимость статьи заключается в систематизации современных представлений о квантовой связи и квантовых сетях, а также в формировании целостного взгляда на их роль в будущем военных и гражданских коммуникационных систем.
Рассмотрены основные концепции квантовой теории информации, принципы квантовых вычислений и возможность созда-ния на их основе уникального по вычислительной мощности и принципу функционирования устройства — квантового ком-пьютера. Представлены основные блоки квантовой логики, схемы реализации квантовых вычислений, а также известные сегодня эффективные квантовые алгоритмы, которые призваны воплотить преимущества квантовых вычислений над клас-сическими. Среди них особое место занимают алгоритм Шора факторизации чисел и алгоритм Гровера поиска в неупорядо-ченных базах данных. Описано явление декогеренции, еѐ влияние на стабильность квантового компьютера и методы коррек-ции квантовых ошибок. Изложена концепция топологического квантового вычисления, которое не обладает большей вычис-лительной мощностью по сравнению с обычным квантовым вычислением, но обладает естественной помехоустойчивостью. Показана необходимость анионной статистики его кубитов и представлена наглядная анионная модель реализации тополо-гического квантового вычисления. \nBasic concepts of quantum information theory, principles of quantum calculations and the possibility of creation on this basis unique on calculation power and functioning principle device, named quantum computer, are concerned. The main blocks of quantum logic, schemes of quantum calculations implementation, as well as some known today effective quantum algorithms, called to realize ad-vantages of quantum calculations upon classical, are presented here. Among them special place is taken by Shor’s algorithm of num-ber factorization and Grover’s algorithm of unsorted database search. Phenomena of decoherence, its influence on quantum computer stability and methods of quantum errors correction are described. Topological quantum computation conception is stated. It hasn’t more computational power than the conventional quantum computation has, but is noiseless by its nature. Anyon statistics necessity for qubits is shown and representative anyon model of topological quantum information processing is presented.
В данной статье рассматривается влияние технологий квантовых вычислений на современную кибербезопасность. Анализируются возможности квантовых компьютеров, их потенциальное воздействие на существующие криптографические алгоритмы и возникающие угрозы для защиты информации. Особое внимание уделяется проблеме устойчивости традиционных систем шифрования перед квантовыми атаками, развитию постквантовой криптографии, квантовому распределению ключей и новым методам обеспечения безопасности данных. Рассматриваются перспективы применения квантовых технологий как инструмента Ushbu maqolada kvant hisoblash texnologiyalarining zamonaviy kiberxavfsizlik sohasiga ta’siri tahlil qilinadi. Kvant kompyuterlarining imkoniyatlari, ularning mavjud kriptografik algoritmlarga ta’siri va axborot xavfsizligiga yuzaga keltirishi mumkin bo‘lgan tahdidlar ko‘rib chiqiladi. An’anaviy shifrlash tizimlarining kvant hujumlariga nisbatan zaifligi, postkvant kriptografiya, kvant kalitlarni taqsimlash texnologiyalari va yangi himoya usullari yoritiladi. This article examines the impact of quantum computing technologies on modern cybersecurity. The capabilities of quantum computers, their potential effects on existing cryptographic algorithms, and emerging threats to information protection are analyzed. The paper focuses on the vulnerability of traditional encryption systems against quantum attacks, the development of post-quantum cryptography, quantum key distribution, and future approaches to secure information systems.
Квантовые системы могут быть использованы для построения сенсоров физических полей. Наибольшей точности и чувствительности такие сенсоры достигают при их когерентном контроле. Холодные и ультрахолодные атомы являются перспективными для создания квантовых сенсоров инерциальных полей. Для создания транспортируемых квантовых сенсоров на основе нейтральных атомов перспективной является платформа атомного чипа, которая обладает меньшими размерами и энергопотреблением. Это позволит использовать её для размещения на борту летательных аппаратов, включая спутниковые системы. Дальнейшим её развитием является переход к гибридным атомно-оптическим чипам.
Обзор теоретических исследований, посвященных изучению свойств ридберговского вещества, а точнее, одной из его форм - неидеальной ультрахолодной плазмы. Методами Монте-Карло и молекулярной динамики показана возможность образования структуры как с ближним, так и с дальним порядком и уменьшение величины коэффициента рекомбинации в условиях сильной неидеальности на несколько порядков по сравнению с идеальными условиями. В обзоре приводится обсуждение этих и других результатов, полученных в течение последних нескольких лет.
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.