Введение в квантовые алгоритмы
Задача разложения на элементарные операции. Эффективные алгоритмы синтеза логических операций.
Алгоритмы быстрой арифметики на квантовых вычислителях.
Алгоритм Гровера поиска в неупорядоченной базе данных и его оптимальность. Квантовый алгоритм усиления амплитуды.
Квантовые блуждания и квадратичное ускорение сходимости марковских цепей. Задача о сваренных деревьях.
Квантовое преобразование Фурье. Квантовый алгоритм оценки фазы. Квантовое цифро-аналоговое и аналого-цифровое преобразования.
Задачи поиска скрытой подгруппы. Алгоритм Саймона. Aлгоритмы Шора решения задач дискретного логарифмирования и нахождения периода.
Симуляция квантовой динамики спиновых цепочек. Разложение Сузуки-Троттера. Адиабатические вычисления и их универсальность.
Вариационные квантовые алгоритмы (VQA). Алгоритм приближенной квантовой оптимизации (QAOA).
Вычисления на одном чистом кубите (DQC1). Тест Адамара, swap-тест. Оценка высокотемпературных корреляторов.
Алгоритм Харроу–Хассидима–Ллойда (HHL) решения линейных систем уравнений. Квантовое машинное обучение.
Квантовая обработка сигнала (QSP). Блочные кодирования, кубитизация, разложения в линейные комбинации унитарных операций (LCU).
Квантовое преобразование сингулярных значений (QSVT). Приготовление основного состояния локального гамильтониана.
Сведение задач оптимизации к декодированию (DQI).
Эффективная обработка больших данных на квантовых процессорах (QOS).
E. O. Kiktenko, A. A. Popov, A. K. Fedorov, “Bidirectional imperfect quantum teleportation with a single Bell state”, Phys. Rev. A, 93 (2016)
I. A. Luchnikov, E. O. Kiktenko, M. A. Gavreev, H. Ouerdane, S. N. Filippov, A. K. Fedorov, “Probing non-Markovian quantum dynamics with data-driven analysis: Beyond “black-box” machine-learning models”, Phys. Rev. Research, 4 (2022)
Страница спецкурса: https://www.mathnet.ru/conf2803
Квантовые вычисления представляют собой обобщённую модель обработки информации, обладающую фундаментальными преимуществами по сравнению с классическими вычислениями. Область квантовых алгоритмов занимается математическим исследованием этих преимуществ и возможностей их применения при решении конкретных вычислительных задач.
В 1994 году Питер Шор разработал эффективный алгоритм для решения задачи разложения больших чисел на множители, таким образом показав, что построение полноценных квантовых вычислитетей поставит под угрозу стойкость современных криптографических систем. С тех пор были разработаны методы решения многих важных задач из различных областей: вычислительной теории чисел, криптологии, квантовой химии, квантовой многочастичной физики и физики высоких энергий, логистики — в этих исследованиях использовались продвинутые результаты линейной алгебры, теории операторов, теории аппроксимаций, теории представлений, теории вычислительной сложности. В целом, была проведена огромная работа по разработке, доказательству корректности, систематике и унификации квантовых алгоритмов.
Цель нашего курса — взглянуть на главные квантовые алгоритмы, сформировать общее понимание принципов их построения, познакомиться с используемыми ими математическими теориями и научиться оценивать их потенциал в приложениях. Курс начнётся с обсуждения ранних результатов в области квантовых алгоритмов — включая алгоритмы Гровера и Шора, — после чего мы последовательно проследим за развитием этих идей и взглянем на современные достижения, такие как методы квантового преобразования сингулярных значений и вариационные алгоритмы.
Специальные вопросы аналитической механики
Уравнение движения возмущенного движения в оскулирующих элементах.
Гравитационный потенциал и его спутниковое приближение.
Уравнения движения в центральном гравитационном поле и их первые интегралы.
Динамика твердого тела в центральном гравитационном поле, ограниченная постановка, относительные равновесия.
Групповые методы механики Группы и алгебры Ли, ряды Ли и Хаусдорфа.
Групповые инварианты и собственные функции, уравнения Пуанкаре.
Группы вращений, кватернионы.
Динамика управляемых систем, существование решения в оптимальных задачах, скользящие режимы.
Принцип максимума Понтрягина, регулярный синтез.
Метод динамического программирования, уравнение Беллмана.
Элементы теории дискретных и дифференциальных игр.
Динамика систем с односторонними связями и ударами, принцип Даламбера-Лагранжа для односторонних связей, лагранжева теория удара.
Основные законы теории удара, удар твердого тела о поверхность, соударение двух тел.
Математические и динамические бильярды, геометрическая теорема Пуанкаре и теорема Биркгофа о периодических движениях.
Журавлев В.Ф. Основы теоретической механики. М.: Физматлит, 2008.
Александров В.В., Лемак С.С., Парусников Н.А. Лекции по механике управляемых систем. М.: МАКС пресс, 2012.
Охоцимский Д.Е. Динамика космических полетов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1968.
Болтянский В.Г. Математические методы оптимального управления. М.: Наука, 1969.
Айзекс Р. Дифференциальные игры. М.: Мир, 1967.
Биркгоф Дж. Динамические системы. Ижевск: НИЦ "РХД", 1999.
Специальный курс для аспирантов 2-го года обучения посвящен вопросам аналитической механики классических и управляемых механических систем, выходящим за рамки стандартных курсов. В спецкурсе рассматриваются специальные задачи небесной механики, в частности движение твердого тела в центральном гравитационном поле с учетом спутникового приближения гравитационного потенциала. Излагаются основы геометрических аспектов механики, основанные на групповых методах (группы и алгебры Ли, группы симметрий, группы вращений). Рассматриваются основные принципы и методы динамики управляемых систем, основанные на принципе максимума Понтрягина и теории регулярного синтеза. Эти методы сопоставляются с методом динамического программирования, уравнением Беллмана. Даются элементы теории дискретных и дифференциальных игр. Также рассматривается динамика систем с односторонними связями и ударами. Формулируется принцип Даламбера-Лагранжа для таких систем, из которого выводится лагранжева теория удара.
О линейной независимости чисел
алгебры, в том числе линейной, в объёме первых трёх курсов мех-мата
Линейная и алгебраическая независимость над полем алгебраических чисел целых гипергеометрических функций с коэффициентами, удовлетворяющими некоторым арифметическим условиям.
Линейная независимость натуральных логарифмов алгебраических чисел над полем всех алгебраических чисел.
Приложения общих теорем к вопросам трансцендентности значений аналитических функций.
Шидловский А.Б. Диофантовы приближения и трансцендентные числа, М., Физматлит, 2007;
Baker A. Transcendental Number Theory, Cambridge University Press, 1975;
Первое занятие пройдет дистанционно, подключиться можно по ссылке:
https://telemost.yandex.ru/j/69509521856809
Метрические и топологические пространства (базовые и специальные главы)
Определение топологических пространств и основные их свойства. Примеры.
Классические размерности (ind, Ind, dim)
Универсальные пространства
Р. Энгелькинг, Общая Топология, Издательства "МИР", 1986.
В. Гуревич и Г. Волмен, Теория размерности, издательство "Иностранной литературы", 1948.
S.D. Iliadis, Universal Spaces and Mappings, North-Holland Mathematics Studies 198, Elsevier 2005.