РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ КВАНТОВОЙ ГРАФОВОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ СЖАТИЯ И РЕКОНСТРУКЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Аннотация

Подробно рассматриваются методы и подходы к применению квантовых алгоритмов для решения задач оптимизации и обработки изображений. Особое внимание уделено квантовой при- ближённой оптимизации (КПО) и применению квантовых сетей для задач сжатия и реконструк- ции данных. КПО представляет собой гибридный алгоритм, который объединяет квантовые и классические вычислительные процессы, позволяя эффективно решать сложные комбинаторные задачи. Основой КПО являются параметризованные унитарные операции, которые подвергаются оптимизации в ходе итераций. Этот подход даёт возможность учитывать уникальные особен- ности квантовой природы информации, что в ряде случаев позволяет достичь более высокой про- изводительности, чем при использовании исключительно классических методов. В процессе реали- зации КПО одним из главных препятствий остаётся проблема шума, который может возникать, например, при использовании CNOT-гейтов. В статье обсуждаются различные стратегии сни- жения уровня шума, что является важной задачей для обеспечения стабильности и повышения точности работы квантовых алгоритмов. Например, рассматриваются методы изоляции от- дельных операций и коррекции ошибок, что позволяет минимизировать влияние шума на резуль- таты вычислений и улучшить точность квантовой оптимизации. Авторы также предлагают графовую интерпретацию квантовых моделей, которая основана на применении тензорных се- тей. Такой подход позволяет эффективно упрощать вычислительные графы, за счёт чего удаётся оптимизировать ресурсы, требуемые для выполнения сложных квантовых операций. Этот метод также демонстрирует высокую эффективность в задачах сжатия и восстановления изображе- ний, что открывает новые перспективы для применения квантовых сетей в области обработки данных. В статье описывается структура квантовых сетей, включающая многослойные кванто- вые гейты, которые позволяют более глубоко и детализированно обрабатывать изображения, обеспечивая как эффективное сжатие, так и качественное восстановление данных. Также был проведён анализ различных типов квантовых гейтов, таких как Адамар, Паули-X, Паули-Y и T-гейты. Эти гейты играют ключевую роль в эффективности квантовых алгоритмов, так как каждый из них вносит свой вклад в квантовую динамику и в способ манипуляции квантовыми со- стояниями.