Досліджується багатоступінчасте розширення ізотропного двомірного квантового осцилятора, який моделює квантову точку з м’яким конфайнментом. Застосуванням стандартних методів квантової механіки встановлено рекурентну формулу для амплітуд і одержано замкнену форму для матричних елементів квантових переходів чим розв'язано проблему нестаціонарних хвильових функцій.
Досліджується багатоступінчасте розширення ізотропного двомірного квантового осцилятора, який моделює квантову точку з м’яким конфайнментом. Застосуванням стандартних методів квантової механіки встановлено рекурентну формулу для амплітуд і одержано замкнену форму для матричних елементів квантових переходів чим розв'язано проблему нестаціонарних хвильових функцій.
Досліджується миттєве розширення двовимірної квантової точки з непроникними стінками. Нестаціонарне рівняння Шредінгера розв′язується розкладом хвильової функції по базису, яким вибрано систему власних функцій стаціонарного хвильового рівняння при прямокутній геометрії квантової точки. Одержано у явній формі точні вирази для амплітуд квантових переходів і встановлено основні властивості цих амплітуд, що дозволяє прогнозовано маніпулювати станами квантової точки.
Розглянуто проблему строгого опису процесу поширення кореляцій початкових станів квантових систем багатьох частинок, які взаємодіють через обмежений потенціал взаємодії та задовольняють статистику Максвелла-Больцмана, в скейлінговій границі самоузгодженого поля на основі асимптотичної поведінки непертурбативного розв'язку задачі Коші для ієрархії квантових рівнянь ББҐКІ (Боголюбов – Борн - Ґрiн - Кiрквуд - Iвон). А саме, досліджено розв'язок задачі Коші для ієрархії квантових рівнянь Власова для послідовністі граничних маргінальних операторів густини, у випадку початкових станів, які описуються одночастинковим оператором густини з простору ядерних операторів та обмеженими операторами, якими характеризуються кореляції станів. Побудовано явний вигляд послідовності граничних маргінальних операторів густини, якою описується стан системи в такому наближенні, а саме, встановлено, що стан системи описується за допомогою граничного одночастинкового оператора густини, який є розв’язком задачі Коші для квантового кінетичного рівняння Власова з початковими кореляціями немарковського типу. Для чистих станів сформульоване кінетичне рівняння еквівалентно кінетичному рівнянню Хартрі з початковими кореляціями, зокрема, якими характеризуються конденсовані стани квантових систем багатьох частинок. Для початкових станів системи статистично незалежних квантових частинок кінетичне рівняння Власова з початковими кореляціями є квантовим кінетичним рівнянням Власова, а послідовність граничних маргінальних операторів густини в цьому випадку описує процес поширення початкового хаосу.
З появою квантових обчислювальних технологій, які мають потенціал здійснювати обчислення з набагато більшою швидкістю, ніж класичні комп'ютери, виникає загроза для існуючих криптографічних систем. Квантові алгоритми, здатні ефективно розв’язувати складні обчислювальні завдання, що лежать в основі безпеки сучасних криптографічних систем. Це означає, що з розвитком квантових комп'ютерів стає можливою компрометація багатьох сучасних шифрів, які сьогодні вважаються безпечними.З огляду на це, постає потреба у створенні нових криптографічних методів та алгоритмів, які б залишались стійкими до квантових атак. Пост-квантова криптографія є новим напрямом у криптографічний науці, який ставить за мету розробку алгоритмів, стійких до атак квантових комп’ютерів. Вона охоплює широкий спектр методів, таких як латичні криптосистеми, криптографія на основі кодів з корекцією помилок та багато інших.Таким чином, розвиток квантових обчислювальних технологій ставить перед криптографією нові виклики, що вимагають перегляду існуючих методів захисту інформації. Постає необхідність адаптації криптографічних систем до нових умов, зокрема через створення алгоритмів, які б залишались надійними навіть в умовах появи квантових комп'ютерів.Тому, актуальність теми дослідження полягає в необхідності захисту інформації в умовах швидкого розвитку квантових обчислювальних систем. Наукова новизна цього дослідження полягає в комплексному аналізі пост-квантових криптосистем та їхній стійкості до нових типів загроз. Дослідження пропонує порівняння ефективності класичних криптографічних методів із пост-квантовими, що дозволяє виявити їхні сильні та слабкі сторони в умовах квантових обчислень. Практична значущість дослідження полягає у можливості використання результатів для впровадження нових стандартів криптографічного захисту інформації. Це є особливо важливим для організацій, що обробляють конфіденційні дані, таких як банки, урядові установи та компанії, які займаються розробкою технологій штучного інтелекту. Ключові слова: квантові обчислення, класичні криптографічні системи, загрози, криптографічні алгоритми, інформаційна безпека, квантові технології.
У доповіді наведено результати наукових досліджень, проведених на кафедрі теоретичної фізики імені професора Івана Вакарчука Львівського національного університету імені Івана Франка і спрямованих на розв’язання проблем квантової інформації, побудову квантових алгоритмів для вирішення фундаментальних та прикладних завдань. Як цитувати: Гнатенко Х.П. Квантове програмування: нові можливості для розв’язання фундаментальних задач та перспективи практичного застосування (стенограма наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 25 лютого 2026 р.). Вісник НАН України. 2026. № 4. С. 44—51. https://doi.org/10.15407/visn2026.04.044
Квантовий комп'ютер — засіб обчислювальної техніки, де в основі роботи центрального процесора лежать закони квантової механіки. Такий комп’ютер принципово відрізняється від традиційних ПК, які працюють на основі кремнієвих чіпів. Цей пристрій застосовується для обчислення не класичних алгоритмів, а процесів квантової природи – квантові алгоритми, які використовують ефекти квантової механіки. Квантові обчислення полягають у зміні стану квантового реєстру за допомогою квантових вентилів. Серед квантових алгоритмів можна виділити алгоритм Гровера, який призначений для пошуку значення деякого параметра у заданому невпорядкованому просторі. Такі задачі відносяться до класу складності NP.
У статті представлено концепцію моделі «пари заплутаних пучків» як класичного аналога квантової заплутаності, реалізованої з використанням стандартних оптичних компонентів. Запропонована модель «пари заплутаних пучків» дозволяє відтворити ключові властивості квантових заплутаних станів, такі як суперпозиція, кореляції та невизначеність перед вимірюванням, за допомогою доступних компонентів. Аналіз моделі вимірювань показує, що результати в різних базисах демонструють ідеальну кореляцію між пучками, нагадуючи квантову заплутаність. Порівняння моделі з квантовими системами показало, що, хоча модель «пари заплутаних пучків» і не демонструє нелокальності та не порушує нерівностей Белла, вона все ж є потужним інструментом для моделювання і вивчення ключових властивостей квантової механіки. Модель «пара заплутаних пучків» забезпечує доступний спосіб для ілюстрації принципів квантової механіки, зокрема заплутаності, суперпозиції та кореляцій. Система може слугувати аналогом для експериментального вивчення кореляцій у різних базисах, що наближається до властивостей квантової заплутаності.