Моделирование квантовых алгоритмов принятия решений на классическом симуляторе

визуализация квантовой программной инженерии в образовательном процессе

  • Viсtor Sergeevich Ulyanov Московский государственный университет геодезии и картографии http://orcid.org/0000-0002-6600-2602
  • Sergey Victorovich Ulyanov Объединенный институт ядерных исследований; Государственный университет "Дубна" http://orcid.org/0000-0001-7409-9531

Аннотация

Отличие квантового от классического алгоритма заключается в следующем: задача, решаемая квантовым алгоритмом (КА), закодирована в структуре квантовых операторов, применяемых к входному сигналу. Вид входного сигнала в структуру КA в этом случае всегда один и тот же. Выходной сигнал КA включает в себя информацию о решении закодированной проблемы. В результате КA задается функция для анализа, и КA определяет ее свойство в виде ответа без количественных вычислений, т.е. КA изучает качественные свойства функций. Ядром любого КA является набор унитарных квантовых операторов или квантовых вентилей. На практике квантовый вентиль представляет собой унитарную матрицу с определенной структурой. Размер этой матрицы растет экспоненциально с увеличением количества входных данных, что существенно ограничивает моделирование КA на классическом компьютере с фон-неймановской архитектурой. Модели квантовых поисковых алгоритмов применяются для решения задач информатики, таких как поиск в неструктурированной базе данных, квантовая криптография, инженерные задачи, проектирование систем управления, робототехника, интеллектуальные контроллеры и т. д. Алгоритм Deutsch относится к классу алгоритмов принятия решений и подробно объясняется вместе с реализациями на локальном компьютерном симуляторе. В представленной статье описывается практический подход к моделированию двух из самых известных КA принятия решения на классических компьютерах – Deutsch и Deutsch – Jozsa алгоритмов.

Сведения об авторах

Viсtor Sergeevich Ulyanov, Московский государственный университет геодезии и картографии

доцент кафедры информационных технологий, кандидат технических наук, доцент

Sergey Victorovich Ulyanov, Объединенный институт ядерных исследований; Государственный университет "Дубна"

главный научный сотрудник Лаборатории информационных технологий имени М.Г. Мещерякова; профессор кафедры системного анализа и управления Института системного анализа и управления, доктор физико-математических наук, профессор

Опубликована
2023-06-30
Как цитировать
ULYANOV, Viсtor Sergeevich; ULYANOV, Sergey Victorovich. Моделирование квантовых алгоритмов принятия решений на классическом симуляторе. Современные информационные технологии и ИТ-образование, [S.l.], v. 19, n. 2, june 2023. ISSN 2411-1473. Доступно на: <http://sitito.cs.msu.ru/index.php/SITITO/article/view/936>. Дата доступа: 24 feb. 2024
Раздел
Теоретические вопросы информатики, прикладной математики, компьютерных наук