ИССЛЕДОВАНИЕ КВАНТОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ И РЕАЛИЗАЦИЯ КВАНТОВОГО ЯДРА НА ПЛИС
Ключевые слова:
Моделирование, квантовый алгоритм, кубит, модель квантового вычислителя, запутывание, суперпозиция, квантовый операторАннотация
Метод квантового ядра является одним из важнейших методов в квантовом машин-
ном обучении. Однако количество признаков, используемых для квантовых ядер, ограничено
несколькими десятками признаков. Используется структура состояния блочного продукта
в качестве карты квантовых признаков и демонстрируется реализация программируемых
вентильных матриц. Актуальность данных исследований заключается в математическом
и программном моделировании и реализации квантовой вычислительной системы в рамках
разработки реализация квантового ядра на ПЛИС для решения классов задач классического
характера. Научная новизна данного направления исследований заключается в разработке
гибридного симулятора квантового ядра центрального процессорного устройства (ЦПУ) и
программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) на несколько порядков быстрее,
чем обычный симулятор квантовых вычислений. Эта совместная разработка реализован-
ного квантового ядра и его эффективная реализация ПЛИС позволили выполнить числен-
ное моделирование квантового ядра на основе вентилей с точки зрения входных признаков,
вплоть до 780-мерных признаков с использованием 4000 выборок. Применили квантовое
ядро к задачам классификации изображений с использованием набора данных Fashion-
MNIST и показали, что квантовое ядро сравнимо с ядрами Гаусса с оптимизированной про-
пускной способностью. Проведенный анализ работ данной области показал, что в на-
стоящее время достигнут новый качественный уровень, открывающий перспективные
возможности по реализации многокубитовых квантовых вычислений. Перспективы реали-
зации и развития связаны не только с технологическими возможностями, но и с решением
вопросов построения эффективных квантовых систем решения актуальных математиче-
ских задач, задач криптографии и задач управления (оптимизации).
