Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Liquid Crystals and their Application

Liquid crystal materials and devices for quantum computing

Victor Vasilyevich Belyaev, T. F. Kamalov, Yu. T. Kamalov

Published Sep 30, 2026• 0 citations
Publisher

Abstract

Показана возможность реализации элементов квантовых вычислений в жидких кристаллах (ЖК) за счет использования ЯМР, топологических дефектов и нелинейно-оптических эффектов.Основное внимание уделяется возможности формирования бифотона при использовании нелинейно-оптического эффекта в сегнетоэлектрическом нематическом жидком кристалле (СЭ НЖК), который имеет полярное упорядочение, большую диэлектрическую проницаемость и значительный нелинейнооптический отклик.Показана принципиальная возможность создания матричного устройства с множеством кубитов и управления фазой одного из лучей.Достоинством ЖК являются малое управляющее напряжение, высокая чувствительность оптического отклика к управляющему сигналу, простота изготовления устройств с высоким пространственным разрешением, низкое время переключения оптического отклика; возможность управления не только электронным, но световым сигналом.Сформулированы задачи, которые необходимо решить для практической реализации квантовых вычислений на основе ЖК.Это разработка методов генерации и обнаружения единичных фотонов, управление свойствами СЭ НЖК, стабилизация температуры.Проанализированы проблемы использования ЖК для квантовых вычислений.Приведены сведения об аналогичных системах -

DOI
10.18083/lcappl.2026.3.8

Related papers

Quantum Computing Role in Advancing Medical Physics Research

Университет Аль-Нур, Alaa Salim Abdalrazzaq, Амир Бадр Худхаир +7 more

Исследуется роль квантовых вычислений в исследованиях в области медицинской физики с упором на их потенциал для повышения эффективности и точности вычислений и разработки новых подходов к лечению. Проведен тщательный анализ литературы последних достижений в области квантовых вычислений и их применения в медицинской физике. Тематические исследования рассмотрены для демонстрации практического применения и возможных преимуществ. Теоретические модели протестированы для прогнозирования будущего развития. Статистические данные о реализации квантовых вычислений собраны из многих источников, особенно об улучшении скорости и точности обработки в приложениях медицинской физики. Результаты показывают, что квантовые вычисления могут значительно повысить скорость обработки сложных методов моделирования и визуализации, при этом некоторые квантовые алгоритмы превосходят классические алгоритмы до 100 раз. Статистические результаты подтверждают перспективность квантовых вычислений. При планировании лучевой терапии квантовые вычисления продемонстрировали повышение точности расчета распределения дозы на 25%. Квантовые алгоритмы сократили время вычислений при молекулярном моделировании примерно на 40%, потенциально ускоряя разработку лекарств и индивидуальную терапию на 30%. Квантовые вычисления могут изменить медицинскую физику за счет увеличения вычислительных мощностей, что может привести к прогрессу в диагностике, планировании лечения и разработке лекарств.

Radioelectronics Nanosystems Information Technologies•Sep 17, 2024•0 citations

Computing capabilities of crystals

Aleksey V. Demidov

А. А. Демидов Возможности вычислений на кристаллахАннотация.В работе с позиций квантовой физики исследуются возможности вычислений с использованием процессов рассеяния пучка света на кристаллах.Строится модель вычислений, соответствующая преобразованию пучка света при прохождении через кристалл, приводятся необходимые формулы для расчёта этой модели.Необходимо подчеркнуть абстрактный характер исследования, которое направлено на подведение теоретической базы для дальнейшего изучения получаемых алгебраических конструкций, нежели на создание реального устройства -квантового компьютера или подобного.Работа выполнена в рамках программы создания алгебраического вычислителя [1].

Program systems theory and applications•Jan 1, 2015•0 citations

Квантовые сенсоры электрических полей на основе ридберговских атомов

Атомы в высоковозбужденных ридберговских состояниях с главным квантовым числом n>>1 обладают большими дипольными моментами, которые растут как n 2 с ростом n [1,2].Благодаря этому электрические поляризуемости ридберговских уровней растут как n 7 и на много порядков превышают поляризуемости атомов в низковозбужденных состояниях.Это особенно привлекательно для создания высокочувствительных квантовых сенсоров постоянных и радиочастотных электрических полей, что было отмечено еще в наших самых первых работах по спектроскопии ридберговских атомов Na в атомном пучке [3][4][5].В настоящее время во всех ведущих странах мира ведутся работы по созданию квантовых сенсоров электрических полей на основе паров атомов щелочных металлов, возбуждаемых в ридберговские состояния в малогабаритных оптических ячейках.При регистрации микроволнового излучения с частотой свыше 1 ГГц используется измерение расщепления одиночного резонанса электромагнитноиндуцированной прозрачности (ЭИП), возникающего при возбуждении атомов в ридберговские состояния [6], на два резонанса за счет динамического эффекта Штарка (эффект Аутлера-Таунса) в поле микроволнового излучения, резонансного переходам между ридберговскими состояниями [7,8].Частоты этих переходов легко варьируются изменением n, так как расстояние между соседними ридберговскими уровнями имеет зависимость n -3 и изменяется от единиц гигагерц для высоких состояний до сотен гигагерц для более низких состояний.Фундаментальная чувствительность регистрации СВЧ-излучения на переходах между ридберговскими состояниями определяется только квантовыми шумами.На основе ридберговских сенсоров могут быть построены как метрологические стандарты измерителей напряженности электрического поля [9], так и высокочувствительные детекторы радиочастотных полей для различных применений [10].В настоящем докладе будет дан краткий обзор состояния дел в мире в области создания квантовых сенсоров постоянных и радиочастотных электрических полей на основе ридберговских атомов.Также будут представлены наши первые экспериментальные результаты по наблюдению резонанса ЭИП в оптической ячейке с атомами Rb, возбуждаемыми по двухфотонной схеме в ридберговское состояние 30S.Работа была поддержана грантом РНФ 23-12-00067 в части двухфотонного лазерного возбуждения ридберговских состояний.

Высшая школа: научные исследования•Sep 1, 2023•0 citations

О МЕТОДАХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОСТКВАНТОВОГО КРИПТОГРАФИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА ЭЛЕКТРОННОЙ ЦИФРОВОЙ ПОДПИСИ

Руслан Оспанов, Yerzhan N. Seitkulov, Куат Утебаев +2 more

Данная работа посвящена методам проектирования постквантового криптографического алгоритма электронной цифровой подписи. Существуют несколько основных направлений, каждое из которых опирается на уникальные математические проблемы, которые считаются трудноразрешимыми даже для квантовых компьютеров. К этим направлениям относятся: криптографические алгоритмы, основанные на хешировании, на решетках, на кодах, на многомерных многочленах и на изогениях. Каждая из этих категорий имеет свои сильные и слабые стороны, и выбор схемы постквантовой подписи для использования будет зависеть от конкретных требований и ограничений приложения. Среди кандидатов на постквантовую подпись на основе хеширования является многообещающим кандидатом для обеспечения безопасных цифровых подписей. Они полагаются на свойства односторонних хеш-функций, которые, как считается, защищены как от классических, так и от квантовых компьютеров. Подписи на основе хеширования также привлекательны, поскольку они просты, быстры и эффективны. Их можно реализовать с относительно небольшими размерами ключей, и они требуют минимальных вычислений как для подписи, так и для проверки.

Вестник КазАТК•Sep 16, 2024•0 citations

Перехват трафика в оптических сетях: информативные паразитные электромагнитные излучения

В.В. Григорашев

В статье проанализированы возможности формирования в оптических сетях информативного сигнала радиодиапазона на основе нелинейно-оптической генерации разностных частот. На основе упрощенной физической модели перехвата трафика в оптических сетях с амплитудной модуляцией получены оценки мощности информативного паразитного электромагнитного излучения. Модель и оценки показывают реалистичность дистанционного перехвата трафика в оптических сетях. Обсуждаются наиболее опасные участки оптической сети и некоторые методы повышения эффективности перехвата. Также предлагаются методы защиты трафика техническими средствами.

Photonics Russia•May 20, 2019•1 citation

Квантовая перспектива машинного обучения: обзор

Pavel A. Golovinski

Машинное обучение в сочетании с квантовыми технологиями породило новое научное направление, получившее название «квантовое машинное обучение» (QML). В QML реализуется квантовое превосходство за счет большей емкости представления данных квантовыми состояниями, по сравнению с классическим двоичным кодированием, и использования квантового параллелизма. Важным стимулом к развитию QML является прогресс в квантовых вычислениях и создание нанопроцессоров, в которых квантовые эффекты становятся неотъемлемой частью их функционирования. QML позволяет непосредственно оперировать с квантовыми данными при их измерении и в процессах управления квантовыми системами. В обзоре рассматривается общий статистический метод, на котором базируется традиционное машинное обучение. Для него характерно использование принципа максимального правдоподобия и байесовского подхода к оценке больших данных. Требование увеличения быстродействия и снижения потребления энергии приводит к квантовой постановке задачи машинного обучения на основе статистической теории квантовых измерений, которая является обобщением классического статистического подхода. Особенностью квантовых систем является их описание на основе амплитуд вероятностей, что приводит к явлениям интерференции, отсутствующим в классических вероятностных моделях. Наиболее общий способ представления квантовых состояний дает метод матрицы плотности. Процесс измерения квантового состояния является статистическим, т.е. требует проведения измерения над квантовым ансамблем. В результате отдельного измерения квантовая система случайным образом скачком переходит в новое состояние. Для построения систем машинного обучения вводится понятие расстояния между квантовыми данными для чистых и смешанных состояний и определяется вероятность их различения. Обсуждаются принципы построения линейных и нелинейных моделей QML и их основные разновидности. Показана перспективность резервуарного и экстремального квантового машинного обучения, в котором смешение амплитуд, вводимых в систему, производится за счет использования случайных гамильтонианов. Обсуждаются возможности физической реализации QML. Предложен подход к построению квантовой машины экстремального обучения путем формирования спектрального отклика ансамбля квантовых точек на модулированный по времени входной внешний сигнал. Сформулированные базовые представления и принципы QML, а также способ реализации квантового резервуара с временным кодированием сигнала на основе оптического отклика создают базу для развития новых квантовых моделей и устройств, основанных на современных достижениях квантовых технологий и нанооптики.

Вестник ВГУ Серия Системный анализ и информационные технологии•May 12, 2025•0 citations
Показана возможность реализации элементов квантовых вычислений в жидких кристаллах (ЖК) за счет использования ЯМР, топологических дефектов и нелинейно-оптических эффектов.Основное внимание уделяется возможности формирования бифотона при использовании нелинейно-оптического эффекта в сегнетоэлектрическом нематическом жидком кристалле (СЭ НЖК), который имеет полярное упорядочение, большую диэлектрическую проницаемость и значительный нелинейнооптический отклик.Показана принципиальная возможность создания матричного устройства с множеством кубитов и управления фазой одного из лучей.Достоинством ЖК являются малое управляющее напряжение, высокая чувствительность оптического отклика к управляющему сигналу, простота изготовления устройств с высоким пространственным разрешением, низкое время переключения оптического отклика; возможность управления не только электронным, но световым сигналом.Сформулированы задачи, которые необходимо решить для практической реализации квантовых вычислений на основе ЖК.Это разработка методов генерации и обнаружения единичных фотонов, управление свойствами СЭ НЖК, стабилизация температуры.Проанализированы проблемы использования ЖК для квантовых вычислений.Приведены сведения об аналогичных системах -
Исследуется роль квантовых вычислений в исследованиях в области медицинской физики с упором на их потенциал для повышения эффективности и точности вычислений и разработки новых подходов к лечению. Проведен тщательный анализ литературы последних достижений в области квантовых вычислений и их применения в медицинской физике. Тематические исследования рассмотрены для демонстрации практического применения и возможных преимуществ. Теоретические модели протестированы для прогнозирования будущего развития. Статистические данные о реализации квантовых вычислений собраны из многих источников, особенно об улучшении скорости и точности обработки в приложениях медицинской физики. Результаты показывают, что квантовые вычисления могут значительно повысить скорость обработки сложных методов моделирования и визуализации, при этом некоторые квантовые алгоритмы превосходят классические алгоритмы до 100 раз. Статистические результаты подтверждают перспективность квантовых вычислений. При планировании лучевой терапии квантовые вычисления продемонстрировали повышение точности расчета распределения дозы на 25%. Квантовые алгоритмы сократили время вычислений при молекулярном моделировании примерно на 40%, потенциально ускоряя разработку лекарств и индивидуальную терапию на 30%. Квантовые вычисления могут изменить медицинскую физику за счет увеличения вычислительных мощностей, что может привести к прогрессу в диагностике, планировании лечения и разработке лекарств.
А. А. Демидов Возможности вычислений на кристаллахАннотация.В работе с позиций квантовой физики исследуются возможности вычислений с использованием процессов рассеяния пучка света на кристаллах.Строится модель вычислений, соответствующая преобразованию пучка света при прохождении через кристалл, приводятся необходимые формулы для расчёта этой модели.Необходимо подчеркнуть абстрактный характер исследования, которое направлено на подведение теоретической базы для дальнейшего изучения получаемых алгебраических конструкций, нежели на создание реального устройства -квантового компьютера или подобного.Работа выполнена в рамках программы создания алгебраического вычислителя [1].
Атомы в высоковозбужденных ридберговских состояниях с главным квантовым числом n>>1 обладают большими дипольными моментами, которые растут как n 2 с ростом n [1,2].Благодаря этому электрические поляризуемости ридберговских уровней растут как n 7 и на много порядков превышают поляризуемости атомов в низковозбужденных состояниях.Это особенно привлекательно для создания высокочувствительных квантовых сенсоров постоянных и радиочастотных электрических полей, что было отмечено еще в наших самых первых работах по спектроскопии ридберговских атомов Na в атомном пучке [3][4][5].В настоящее время во всех ведущих странах мира ведутся работы по созданию квантовых сенсоров электрических полей на основе паров атомов щелочных металлов, возбуждаемых в ридберговские состояния в малогабаритных оптических ячейках.При регистрации микроволнового излучения с частотой свыше 1 ГГц используется измерение расщепления одиночного резонанса электромагнитноиндуцированной прозрачности (ЭИП), возникающего при возбуждении атомов в ридберговские состояния [6], на два резонанса за счет динамического эффекта Штарка (эффект Аутлера-Таунса) в поле микроволнового излучения, резонансного переходам между ридберговскими состояниями [7,8].Частоты этих переходов легко варьируются изменением n, так как расстояние между соседними ридберговскими уровнями имеет зависимость n -3 и изменяется от единиц гигагерц для высоких состояний до сотен гигагерц для более низких состояний.Фундаментальная чувствительность регистрации СВЧ-излучения на переходах между ридберговскими состояниями определяется только квантовыми шумами.На основе ридберговских сенсоров могут быть построены как метрологические стандарты измерителей напряженности электрического поля [9], так и высокочувствительные детекторы радиочастотных полей для различных применений [10].В настоящем докладе будет дан краткий обзор состояния дел в мире в области создания квантовых сенсоров постоянных и радиочастотных электрических полей на основе ридберговских атомов.Также будут представлены наши первые экспериментальные результаты по наблюдению резонанса ЭИП в оптической ячейке с атомами Rb, возбуждаемыми по двухфотонной схеме в ридберговское состояние 30S.Работа была поддержана грантом РНФ 23-12-00067 в части двухфотонного лазерного возбуждения ридберговских состояний.
Данная работа посвящена методам проектирования постквантового криптографического алгоритма электронной цифровой подписи. Существуют несколько основных направлений, каждое из которых опирается на уникальные математические проблемы, которые считаются трудноразрешимыми даже для квантовых компьютеров. К этим направлениям относятся: криптографические алгоритмы, основанные на хешировании, на решетках, на кодах, на многомерных многочленах и на изогениях. Каждая из этих категорий имеет свои сильные и слабые стороны, и выбор схемы постквантовой подписи для использования будет зависеть от конкретных требований и ограничений приложения. Среди кандидатов на постквантовую подпись на основе хеширования является многообещающим кандидатом для обеспечения безопасных цифровых подписей. Они полагаются на свойства односторонних хеш-функций, которые, как считается, защищены как от классических, так и от квантовых компьютеров. Подписи на основе хеширования также привлекательны, поскольку они просты, быстры и эффективны. Их можно реализовать с относительно небольшими размерами ключей, и они требуют минимальных вычислений как для подписи, так и для проверки.
В статье проанализированы возможности формирования в оптических сетях информативного сигнала радиодиапазона на основе нелинейно-оптической генерации разностных частот. На основе упрощенной физической модели перехвата трафика в оптических сетях с амплитудной модуляцией получены оценки мощности информативного паразитного электромагнитного излучения. Модель и оценки показывают реалистичность дистанционного перехвата трафика в оптических сетях. Обсуждаются наиболее опасные участки оптической сети и некоторые методы повышения эффективности перехвата. Также предлагаются методы защиты трафика техническими средствами.
Машинное обучение в сочетании с квантовыми технологиями породило новое научное направление, получившее название «квантовое машинное обучение» (QML). В QML реализуется квантовое превосходство за счет большей емкости представления данных квантовыми состояниями, по сравнению с классическим двоичным кодированием, и использования квантового параллелизма. Важным стимулом к развитию QML является прогресс в квантовых вычислениях и создание нанопроцессоров, в которых квантовые эффекты становятся неотъемлемой частью их функционирования. QML позволяет непосредственно оперировать с квантовыми данными при их измерении и в процессах управления квантовыми системами. В обзоре рассматривается общий статистический метод, на котором базируется традиционное машинное обучение. Для него характерно использование принципа максимального правдоподобия и байесовского подхода к оценке больших данных. Требование увеличения быстродействия и снижения потребления энергии приводит к квантовой постановке задачи машинного обучения на основе статистической теории квантовых измерений, которая является обобщением классического статистического подхода. Особенностью квантовых систем является их описание на основе амплитуд вероятностей, что приводит к явлениям интерференции, отсутствующим в классических вероятностных моделях. Наиболее общий способ представления квантовых состояний дает метод матрицы плотности. Процесс измерения квантового состояния является статистическим, т.е. требует проведения измерения над квантовым ансамблем. В результате отдельного измерения квантовая система случайным образом скачком переходит в новое состояние. Для построения систем машинного обучения вводится понятие расстояния между квантовыми данными для чистых и смешанных состояний и определяется вероятность их различения. Обсуждаются принципы построения линейных и нелинейных моделей QML и их основные разновидности. Показана перспективность резервуарного и экстремального квантового машинного обучения, в котором смешение амплитуд, вводимых в систему, производится за счет использования случайных гамильтонианов. Обсуждаются возможности физической реализации QML. Предложен подход к построению квантовой машины экстремального обучения путем формирования спектрального отклика ансамбля квантовых точек на модулированный по времени входной внешний сигнал. Сформулированные базовые представления и принципы QML, а также способ реализации квантового резервуара с временным кодированием сигнала на основе оптического отклика создают базу для развития новых квантовых моделей и устройств, основанных на современных достижениях квантовых технологий и нанооптики.