Введение в квантовые алгоритмы

Название спецкурса на английском языке
Introduction to quantum algorithms
Авторы курса
Гавреев Максим Александрович, Киктенко Евгений Олегович, Яшин Всеволод Игоревич
Пререквизиты
Программа ориентирована на подготовку к исследовательской работе в области квантовых алгоритмов, предполагает владение математическим аппаратом квантовой механики и базовое знакомство с основами квантовых вычислений.
Целевая аудитория
3-6 курс, магистранты
аспиранты
Подразделение
[Математический институт имени В. А. Стеклова РАН]
Семестр
Полгода (осень)
Семестр
Осень
Тип курса
Спецкурс по выбору студента
Тип спецкурса
Спецкурс по выбору студента
Учебный год
2026/27
Список тем
Математическая модель квантовых вычислений. Квантовые состояния, вентили, измерения. Контролируемые операции.
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).
Список источников
В. И. Яшин, “Теорема Арвесона о продолжении для условно унитальных вполне положительных отображений”, Некоммутативный анализ и квантовая информатика, Сборник статей. К 80-летию академика Александра Семеновича Холево, Труды МИАН, 324, МИАН, М., 2024, 277–291
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)
Дополнительная информация

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.

День недели
четверг
Время
18:30-20:05
Аудитория
Внешняя площадка
Статус курса
Запись открыта
Форма записи на курс
Заполнение формы записи на курс доступно только студентам. Для записи на курс авторизуйтесь, пожалуйста, в студенческом аккаунте.

Специальные вопросы аналитической механики

Название спецкурса на английском языке
Special questions of analytical mechanics
Авторы курса
Кугушев Евгений Иванович
Пререквизиты
Математический анализ, алгебра, линейная алгебра и геометрия, аналитическая геометрия, дифференциальная геометрия, дифференциальные уравнения, функциональный анализ, теоретическая механика
Целевая аудитория
3-6 курс, магистранты
аспиранты
Подразделение
[Кафедра теоретической механики и мехатроники]
Семестр
Осень
Тип спецкурса
Спецкурс по выбору кафедры
Учебный год
2026/27
Список тем
Элементы орбиты в задаче Кеплера и задаче двух тел.
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.
Список источников
Болотин С.В., Карапетян А.В., Кугушев Е И., Трещев Д.В. Теоретическая механика. М.: Академия. 2010.
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.
Дополнительная информация

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.

День недели
четверг
Время
09:00-10:35
Время на внешней площадке
09:00
Аудитория
Внешняя площадка
Дата первого занятия
Аудитория первого занятия
Внешняя площадка
Статус курса
Запись открыта
Форма записи на курс
Заполнение формы записи на курс доступно только студентам. Для записи на курс авторизуйтесь, пожалуйста, в студенческом аккаунте.

О линейной независимости чисел

Название спецкурса на английском языке
On the linear independence of numbers
Авторы курса
Нестеренко Юрий Валентинович
Пререквизиты
владение аппаратом математического анализа, комплексного анализа,
алгебры, в том числе линейной, в объёме первых трёх курсов мех-мата
Целевая аудитория
3-6 курс, магистранты
аспиранты
Подразделение
[Кафедра теории чисел]
Семестр
Осень
Тип спецкурса
Спецкурс по выбору кафедры
Учебный год
2026/27
Список тем
Арифметические свойства значений дзета-функции Римана в целых нечётных точках.
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.
Список источников
Фельдман Н.И., Седьмая проблема Гильберта, М., Изд. МГУ, 1982г.;
Шидловский А.Б. Диофантовы приближения и трансцендентные числа, М., Физматлит, 2007;
Baker A. Transcendental Number Theory, Cambridge University Press, 1975;
Дополнительная информация

Первое занятие пройдет дистанционно, подключиться можно по ссылке:

https://telemost.yandex.ru/j/69509521856809

День недели
четверг
Время
16:45-18:20
Аудитория
1503
Дата первого занятия
Аудитория первого занятия
Ещё не назначена
Статус курса
Запись открыта
Форма записи на курс
Заполнение формы записи на курс доступно только студентам. Для записи на курс авторизуйтесь, пожалуйста, в студенческом аккаунте.

Метрические и топологические пространства (базовые и специальные главы)

Название спецкурса на английском языке
Metric and topological spaces (basic and special chapters)
Авторы курса
Илиадис Ставрос Димитриос
Пререквизиты
Отсутствуют
Целевая аудитория
3-6 курс, магистранты
аспиранты
Подразделение
[Кафедра общей топологии и геометрии]
Семестр
Осень
Тип спецкурса
Спецкурс по выбору студента
Учебный год
2026/27
Список тем
Определение метрических пространств и основные их свойства. Примеры.
Определение топологических пространств и основные их свойства. Примеры.
Классические размерности (ind, Ind, dim)
Универсальные пространства
Список источников
Конспекты лектора.
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.
День недели
четверг
Время
18:30-20:05
Аудитория
Ещё не назначена
Дата первого занятия
Аудитория первого занятия
Ещё не назначена
Статус курса
Запись открыта
Форма записи на курс
Заполнение формы записи на курс доступно только студентам. Для записи на курс авторизуйтесь, пожалуйста, в студенческом аккаунте.