Квантовые нейронные сети (174,00 руб.)

Стр.3

Стр.4

Введение УДК 004.38 ББК 32.973 Г753 Печатается по решению кафедры вычислительной техники Института компьютерных технологий и информационной безопасности Южного федерального университета (протокол № 9 от 10 сентября 2025 г.) Рецензенты: доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой физико-математических основ инженерного образования Института компьютерных технологий и информационной безопасности Южного федерльного университета Г. В. Куповых доктор технических наук, профессор Таганрогского института имени А. П. Чехова (филиал) РГЭУ (РИНХ) В. И. Божич Гушанский, C. М. Г753 Квантовые нейронные сети : учебное пособие / С. М. Гушанский, В. С. Потапов ; Южный федеральный университет. – Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2025. – 116 с. ISBN 978-5-9275-5003-6 Учебное пособие посвящено основам теории и практике построения квантовых нейронных сетей. В данном учебном пособии представлены основные концепции и методы квантовых нейронных сетей, а также рассмотрены проблемы и вызовы, с которыми они сталкиваются. Также освещены будущие направления и перспективы развития квантовых нейронных сетей. Пособие предназначено для студентов и аспирантов, обучающихся по направлениям информационные технологии, вычислительная техника, квантовые вычисления и искусственный интеллект, а также для специалистов, работающих в области машинного обучения, квантовой информатики и смежных направлениях. УДК 004.38 ББК 32.973 ISBN 978-5-9275-5003-6 © Южный федеральный университет, 2025 © Гушанский С. М., Потапов В. С., 2025 © Оформление. Макет. Издательство Южного федерального университета, 2025 2

Стр.3

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................................ 4 ТЕМА 1. ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ ИНФОРМАТИКИ ............................... 7 1.1. Что такое квантовые вычисления? .......................................................... 7 1.2. Принцип неопределенности...................................................................11 1.3. Квантовые схемы и алгоритмы .............................................................13 1.4. Квантовые нейронные сети ....................................................................13 1.5. Принципы построения квантовых нейросетей ....................................31 1.6. Квантовые нейросети с учителем ..........................................................34 Контрольные вопросы ...................................................................................40 ТЕМА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ КВАНТОВОЙ НЕЙРОСЕТИ ..................42 2.1. Вариационная квантовая схема .............................................................42 2.2. Алгоритм глубокого обучения КНС .....................................................45 2.3. Модель квантового нейрона ..................................................................48 2.4. Квантовое глубокое обучение свёрточной нейронной сети с использованием вариационной квантовой схемы ...................................57 2.5. Топологическое глубокое обучение на симплициальных комплексах ......................................................................................................... 67 2.6. Нейронные сети на квантовых графах ..................................................67 2.7. Симплициальные нейронные сети ........................................................68 Контрольные вопросы ...................................................................................72 ТЕМА 3. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ КВАНТОВОЙ НЕЙРОСЕТИ .........................................................................73 3.1. Настройка среды TensorFlow Quantum .................................................73 3.2. Построение модели КНС........................................................................75 3.3. Построение гибридной нейросети ........................................................85 3.4. IBM Quantum experience .........................................................................91 Контрольные вопросы .................................................................................106 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..............................................................................................107 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................108 3

Стр.4