РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВЫХ КВАНТОВЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ, ПОДАВЛЕНИЯ И КОРРЕКЦИИ ОШИБОК В КВАНТОВЫХ ВЫЧИСЛЕНИЯХ
Аннотация
В последние годы квантовые информационные системы привлекают все большее
внимание исследователей в области информатики и физики. Однако, внедрение и практи-
ческое применение квантовых вычислений ограничено влиянием шумов и ошибок, которые
возникают в квантовых системах. Для реализации эффективного управления и повышения
надежности квантовых информационных систем необходимо разработать методы, спо-
собные подавлять и корректировать ошибки в процессе квантовых вычислений. Цель дан-
ной работы состоит в разработке и исследовании модели управления, основанной на поме-
хоустойчивых квантовых вычислениях, а также методов подавления и коррекции ошибок в
квантовых вычислениях. В работе предлагается комбинация различных подходов, вклю-
чающих использование кодов коррекции ошибок, алгоритмов подавления шумов и методов
оптимального управления квантовыми информационными системами. В ходе исследования была разработана модель управления, которая позволяет эффективно обрабатывать ин-
формацию в квантовых системах, учитывая наличие шумов и ошибок. Были проведены
эксперименты с использованием реальных квантовых устройств, чтобы оценить эффек-
тивность предложенной модели. Результаты экспериментов показывают, что разрабо-
танный метод способен значительно улучшить надежность и точность квантовых вы-
числений. Предложенная модель управления на основе помехоустойчивых квантовых вы-
числений и методы подавления и коррекции ошибок представляют собой значимый вклад в
развитие квантовых информационных систем. Дальнейшее развитие и оптимизация пред-
ложенного подхода могут привести к созданию более надежных и эффективных кванто-
вых систем, способных к решению сложных вычислительных задач.
Литература
on the Theory of Computing, 1993, pp. 11-20.
2. Kaye F., Laflamm R. Vvedenie v kvantovye vychisleniya [Introduction to Quantum Computing].
Moscow; Izhevsk: RKhD, 2009, 360 p.
3. Phillips D.E., Eleischnauer A., Mair A., Walsworth P.L., Lukin M.D. Storage of light in Atomic
Vapor, Physical Review Letters, Januar 2001, Vol. 86, No. 05.
4. Guzik V., Gushanskiy S., Polenov M., Potapov V. Complexity Estimation of Quantum Algorithms
Using Entanglement Properties, 16th International Multidisciplinary Scientific Geo
Conference (SGEM). Bulgaria, 2016, pp. 20-26.
5. Eckert A., Jozsa R. Quantu Co putat on and Shor’s Factor n Al orh t , Rev. Mod. Phys.,
1996, 68 (3), pp. 733-753.
6. Altaisky M.V., Zolnikova N.N., Kaputkina N.E., Krylov V.A., Lozovik Yu.E., S. Dattani Nikesh.
Entanglement in a quantum neural network based on quantum dots. Available at:
http://arxiv.org/pdf/ 1512.01141v1.pdf (accessed 20 June 2023).
7. Barenco A., Bennett C.H., Cleve R. et al. Elementary gates for quantum computation, Phys.
Rev. A, 1995 – Nov., Vol. 52, No. 5, pp. 3457-3467.
8. Maurer P.C., Kucsko G., Latta C., Jiang L., Yao N.Y., Bennett S.D., M.D. Lukin. Room-
Temperature Quantum Bit Memory Exceeding One Second, Science, 2012, 336, 1283.
9. Boneh D. and Lipton R.J. Quantum cryptanalysis of hidden linear functions, In Don Coppersmith,
editor, CRYPTO '95, Lecture Notes in Computer Science. Springer – Verlag, 1995,
pp. 424-437.
10. Rieffel E., Polak W. An introduction to quantum computing nonphysicists // ACM Computing
Serveys. – 2000. – Vol. 32, No 3. – P. 300-335.
11. Kim Y.H., Kulik S.P., Shih Y. Quantum Teleportation with a Complete Bell State Measurement,
J. Mod. Opt., 2001, 49, Issue 1, pp. 221-236.
12. Du-an L.-M., Lukin M.D., Cirac J.I., Zoller P. Long-distance quantum communication with
atomic ensembles and linear optics, Nature, November 2001, Vol. 414.
13. Kak S. On Quantum Neural Computing, Inf. Sci., 1995, Vol. 83, pp. 143-160.
14. Christof Zalka. Grover’s quantu search n al or th s opt al, Phys. Rev. A60, 1999,
pp. 2746-2751.
15. Neumann P., et al. Quantum register based on coupled electron spins in a room-temperature
solid, Nature Physics, 2010, pp. 1-5. DOI: 10.1038/NPHYS1536.
16. Marshall A. Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry, Mass Spectrom
Rev., 17, pp. 1-35.
17. Werner R.F. Quantum states with Einstein – Podolsky – Rosen correlations admitting a hidden-
variable model, Phys. Rev. A, 1989, Vol. 40, pp. 4277.
18. Kitaev A., Shen' A., Vyalyy M. Klassicheskie i kvantovye vychisleniya [Classical and quantum
computing]. Moscow: MTSNMO, 1999, 192 p.
19. Guzik V.F., Gushanskiy S.M., Lyapuntsova E.V., Potapov V.S. Osnovy teorii postroeniya
kvantovykh komp'yuterov i modelirovanie kvantovykh algoritmov: monografiya [Fundamentals
of the theory of constructing quantum computers and modeling of quantum algorithms:
monograph]. Moscow: Fizmatlit, 2019, 285 p.
20. Richard G. Milner. A Short History of Spin, Contribution to the XVth International Workshop
on Polarized Sources, Targets, and Polarimetry. Charlottesville, Virginia, USA, September
9 - 13, 2013. arXiv:1311.5016.
21. Raedt K.D., Michielsen K., De Raedt H., Trieu B., Arnold G., Marcus Richter, Th Lip-pert,
Watanabe H., and Ito N. Massively parallel quantum computer simulator, Computer Physics
Communications, 176, pp. 121-136.
22. Boixo S., Isakov S.V., Smelyanskiy V.N., Babbush R., Ding N., Jiang Z., Martinis,J.M., and
Neven H. Characterizing quantum supremacy in near-term devices, arXiv pre-print
arXiv:1608.00263.
23. Stierhoff G.C., Davis A.G. A History of the IBM Systems Journal In: IEEE Annals of the History
of Computing, Vol. 20, Issue1, pp. 29-35.
24. Collier, David. The Comparative Method. In Ada W. Finifter, ed. Political Sciences: The State
of the Discipline II. Washington, DC: American Science Association, pp. 105-119.
25. Hales S. Hallgren An improved quantum Fourier transform algorithm and applications, Proceedings
of the 41st Annual Symposium on Foundations of Computer Science. November
12–14, 2000, P. 515.
26. Kleppner D., Kolenkow R. An Introduction to Mechanics. 2nd ed. Cambridge: Cambridge
University Press, 2014, 49 p.
