Основы применения квантовых сквозных ИТ в робототехнике и интеллектуальном когнитивном управлении: стохастическая механика, квантовая информационная физика и информационная геометрия

Основы применения квантовых сквозных ИТ в робототехнике и интеллектуальном когнитивном управлении: стохастическая механика, квантовая информационная физика и информационная геометрия

Автор: Зрелов Петр Валентинович, Кореньков Владимир Васильевич, Тятюшкина Ольга Юрьевна, Ульянов Сергей Викторович

Журнал: Сетевое научное издание «Системный анализ в науке и образовании» @journal-sanse

Статья в выпуске: 2, 2021 года.

Бесплатный доступ

Физическая платформа (в общем виде квантовой релятивистской механики и квантовой релятивистской термодинамики), стала основой развития нового поколения квантовых сквозных информационных технологий (КСИТ), что привело, в свою очередь, к развитию квантовой инженерии (квантового компьютера), квантовой теории информации, квантовой программной инженерии, квантовых вычислений, квантовой криптографии, квантовых алгоритмов и квантового программирования. Более того, природа и сущность самого понятия «информация» стали рассматриваться как физический объект. Это позволило установить механизм и возможности совершать полезную работу, не нарушая второго закона термодинамики за счет корректных информационных моделей самого второго закона. Сегодня практически отсутствуют необходимые стандартные курсы по физике, аналитической механике и термодинамике (включая квантовые модели) для ИТ-специалистов, при этом обоснованием часто служил тезис Черча-Тьюринга об алгоритмической основе информации и универсальности вычислительной машины Тьюринга. Ситуация резко изменилась с приходом КСИТ и сам тезис Черча-Тьюринга подвергся существенному пересмотру. В данной статье приведены минимально необходимые сведения из указанных областей для освоения и перехода на КСИТ.

Еще

Квантовые сквозные информационные технологии, квантовое управление, квантовые вычислений, физические модели

Короткий адрес: https://sciup.org/14123335

IDR: 14123335

Список литературы Основы применения квантовых сквозных ИТ в робототехнике и интеллектуальном когнитивном управлении: стохастическая механика, квантовая информационная физика и информационная геометрия

  • Френкель Я. И. Курс теоретической механики на основе векторного и тензорного анализа. — М. — Л.: ГТТИ. — 1940.
  • Ульянов С. В., Шоланов К. С. Релятивистская инерциальная навигация и интеллектуальное управление КЛА в римановых метрических пространствах при случайных возмущениях. Ч. 1: Параллельный перенос векторов и тензоров, девиация геодезических линий // Системный анализ в науке и образовании. — 2012. — № 1. — URL : http://sanse.ru/download/115.
  • Denman H. H., Buch L. H. Solution of the Hamilton-Jacobi equation for certain dissipative classical mechanical systems // J. Math. Phys. — 1973. — Vol. 14. — Pp. 326–329.
  • Ohsawa T., Bloch A. Nonholomonic Hamilton-Jacobi equation and integrability // J. Geometric Mechanics. — 2009. — Vol. 1, № 4. — Pp. 1–21.
  • Balseiro P., Marrero J. C., de Diego D. M., Padron E. A unified framework for mechanics: Hamilton-Jacobi equation and applications // arXiv: 1001.0482v1 [math-ph] 2010.
  • Benseny1 A., G. et al. Applied Bohmian mechanics // arXiv:1406.3151v1 [quant-ph] 12 Jun 2014.
  • Ulyanov S. V., Arai F., Feng M., Fukuda T. Stochastic analysis of time-invariant non-linear dynamic systems. Pts 1 and 2 // Prob. Eng. Mech. 1998. — Vol. 13, № 3. — Pp. 183–203; pp. 205–226.
  • Ульянов С. В. Модели квантовых волновых уравнений и приложения в компьютерных нанотехнологиях. Ч. 1: Квантовый постулат на основе характеристик обобщенного уравнения Гамильтона-Якоби // Системный анализ в науке и образовании. — 2012. — № 1. — URL : http://sanse.ru/download/114.
  • Гольденблат И. И., Ульянов С. В. Избранные лекции по теории относительности и квантовой механике. — М. : МО СССР, 1964.
  • Аржаных И.С. Поле импульсов. — Ташкент : Наука, 1965.
  • Петров Б. Н., Гольденблат И. И., Ульянов С. В. Проблемы управления квантовыми и релятивистскими динамическими системами. — М. : Наука, 1982.
  • Qiao B. et al. Kinetic equations for quantum information // Physica A. — 2005. — Vol. 355. — Pp. 319–332. — DOI : 10.1016/j.physa.2005.02.023.
  • Иванов М. К. Как понимать квантовую механику. — М.–Ижевск : НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2012.
  • Frieden B. R. Science from Fisher information: A unification — Cambridge Univ. Press. — 2004.
  • Jungel A. The Fisher information in Lagrangian mechanics on probability spaces // Institute for Analysis and Scientific Computing, Vienna University of Technology, Wiedner Hauptstraße 8–10, 1040 Wien, Austria. 2003
  • von Renesse Max-K. An optimal transport view on Schrodinger equation // arXiv:0804.4621v3 [math-ph] 12 Mar 2009.
  • Zozor, S. On Generalized Stam Inequalities and Fisher–Rényi Complexity Measures // Entropy. —2017. — Vol. 19, № 9. — Pp. 493. — DOI : 10.3390/e19090493.
  • Berta M. et al. Rényi generalizations of the conditional quantum mutual information // J. of Mathemati-cal Physics. 2015. — Vol. 56, № 2. — Pp. 022205. — DOI : https://doi.org/10.1063/1.4908102.
  • Muller-Lennert M. et al. On quantum Renyi entropies: a new generalization and some properties // arXiv:1306.3142v4 [quant-ph] 27 Jan 2014.
  • Dupuis F., Wilde M.M. Swiveled Renyi entropies // arXiv:1506.00981v4 [quant-ph] 18 Feb 2016.
  • Ciaglia M.M. et al. A Pedagogical Intrinsic Approach to Relative Entropies as Potential Functions of Quantum Metrics: the q - z Family // arXiv:1711.09769v1 [quant-ph] 27 Nov 2017.
  • Rodriguez M.A. Romaniega Á., Tempesta P. A new class of entropic information measures, formal group theory and information geometry// arXiv:1807.01581v1 [math-ph] 4 Jul 2018.
  • Cheng H-C. et al. Properties of Noncommutative Renyi and Augustin Information // arXiv:1811.04218v1 [quant-ph] 10 Nov 2018.
  • Gallager R. Information Theory and Reliable Communication. — Wiley, 1968.
  • Burnashev M. V., Holevo A. S. On the reliability function for a quantum communication channel // Problems of information Transmission. — 1998. — Vol. 34, № 2. — Pp. 97–107.
  • Jarzyna M., Kołodynski J. Geometric Approach to Quantum Statistical Inference // IEEE J. on Selected Areas in Information THEORY, Vol. 1,№ 2, AUGUST 2020. — Pp. 367–385.
  • Kim E. Investigating Information Geometry in Classical and Quantum Systems through Information Length // Entropy. — 2018. — Vol. 20. — Pp. 574. — DOI : 10.3390/e20080574.
  • Ito, S. Thermodynamics of information geometry as a generalization of the Glansdoff-Prigogine criteri-on for stability // arXiv:1908.09446v1 [cond-mat.stat-mech] 26 Aug 2019.
  • Ahmadi B., Salimi S., Khorashad A. S., Kheirandish F. The quantum thermodynamic force responsible for quantum state transformation and the flow and backflow of information // SCIENTIFIC REPORTS, 2019, 9 (8746). — DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-019-45176-1.
  • Ahmadi B., Salimi S., Khorashad A. S. Irreversible work and Maxwell demon in terms of quantum thermodynamic force // SCIENTIFIC REPORTS. — 2021. — Vol.11 (2301). — DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-021-81737-z.
  • Zhang K., Wang X., Zeng Q. et al. Conditional Entropy Production and Quantum Fluctuation Theorem of Dissipative Information // arXiv:2105.06419v1 [quant-ph] 13 May 2021.
  • Nakamura T., Hasegawa H. H., Driebe D. J., Reconsideration of the generalized second law based on information geometry // J. Physics Communications. — 2019. — Vol. 3, № 1. — Pp. 015015. — DOI : https://doi.org/10.1088/2399-6528/aafe1b.
  • Bera M. L. et al. Quantum Heat Engines with Carnot Efficiency at Maximum Power // arXiv:2106.01193v1 [quant-ph] 2 Jun 2021.
  • Zhen Y. et al. Universal bound on energy cost of bit reset in finite time // arXiv:2106.00580v1 [quantph] 1 Jun 2021.
  • Sagawa T., Ueda M. Minimal Energy Cost for Thermodynamic Information Processing: Measurement and Information Erasure // Phys. Rev. Lett. – 2009. – Vol. 102, № 25. – Pp. 250602. [Erratum: Phys. Rev. Lett. 106, 189901, 2011.].
  • Horowitz J. M., Sandberg H. Second-law-like inequalities with information and their interpretations // New Journal of Physics. — 2014. — Vol. 16. — Pp. 125007.
  • Sandberg H., et al. Maximum work extraction and implementation costs for nonequilibrium Maxwell’s demon // Physical Review E. — 2014, № 4. — Pp. 042119.
  • Sieniutycz S., et all. Framework for optimal control in multistage energy systems // Physics Reports. – 2000. — Vol. 326, № 2.
  • Ulyanov S.V. Quantum Algorithm of Imperfect KB Self-organization Pt I: Smart Control - Information- Thermodynamic Bounds // Artificial Intelligence Advances. — 2021. — Vol. 3, № 2.
  • Sagawa T. Thermodynamic and logical reversibilities revisited // arXiv: 131П2.1886v1 [cond- mat.statmech] 8 Nov 2013.
  • Yamano T. Phase space gradient of dissipated work and information: A role of relative Fisher information // arXiv: 131П2.2176v1 [cond-mat.stat-mech] 9 Nov 2013.
  • Audenaert K.M.R., Datta N.  − z -Renyi relative entropies // Preprint. — 2018.
  • Carlen E.A. Frank R. L., Lieb E. H. Inequalities for quantum divergences and the Audenaert-Datta conjecture // http://arxiv.org/abs/1806.03985v1.
  • Ghosh A., Basu A. A Generalized Relative (α, β) - Entropy: Geometric Properties and Applications to Robust Statistical Inference // Entropy. — 2018. — Vol. 20, № 2. — Pp. 347. — DOI : 10.3390/e20050347.
  • Ульянов С.В. Обобщенные меры количества информации и энтропии // Итоги Науки и Техники. Сер. Техн. Кибернетика. — Т. 5. — ВИНИТИ АН СССP. — 1973.
  • Petrov B.N., Dobrushin R.L., Pinsker M.S., Ulyanov S.V. On some interrelations between the theories of information and control // Problems of Control and Information Theory. — 1976. — Vol. 5, № 1. — Pp. 31–38.
  • Tsallis C. Possible generalization of the Boltzmann–Gibbs statistics // Journal of Statistical Physics. — 1988. — Vol. 52. — Nos. ½. — Pp. 479–487.
  • Jensen H.J., Tempesta P. Group Entropies: From Phase Space Geometry to Entropy Functionals via Group Theory // Entropy. — 2018. — Vol. 20. — Pp. 804. DOI:10.3390/e20100804.
  • Tempesta P. Formal Groups and Z-Entropies // arXiv:1507.07436v4 [math-ph] 4 Feb 2017.
  • Rodriguez M.A. et al. A new class of entropic information measures, formal group theory and information geometry // arXiv: 1807.01581 [math-ph]. 2018.
  • Ulyanov S. V. Quantum fast algorithm computational intelligence PT I: SW / HW smart toolkit // Artificial Intelligence Advances. — 2019. — Vol. 1, № 1. — Pp. 18–43.
  • Brandão F., et al. The second laws of quantum thermodynamics // PNAS. — 2015. — Vol. 112, № 11. — Pp. 3275–3279. — DOI : doi/10.1073/pnas.1411728112.
  • Gómez A. Complexity and time // Phys. Rev. D. — 2020. — Vol. 101, № 6. — Pp. 065016. — DOI : 10.1103/PhysRevD.101.065016.
  • Sagawa T., Masahito U. Generalized Jarzynski Equality under Nonequilibrium Feedback Control // Phys. Rev. Lett., 2010, 104: 090602. — DOI : 10.1103/PhysRevLett.104.090602.
  • Goold J. The role of quantum information in thermodynamics—a topical review // J. Phys. A: Math. Theor. — 2019. — Vol. 49., № 14. — Pp. 143001 (50pp). — DOI : 10.1088/1751-8113/49/14/143001.
  • Vanchurin V. The World as a Neural Network // Entropy. — 2020. — Vol. 22 (1210). —DOI : 10.3390/e22111210.
  • Sagawa T. Thermodynamic and logical reversibilities revisited // arXiv: 131П2.1886v1 [cond- mat.stat-mech] 8 Nov 2013.
  • Yamano T. Phase space gradient of dissipated work and information: A role of relative Fisher infor-mation // arXiv: 131П2.2176v1 [cond-mat.stat-mech] 9 Nov 2013.
  • Ilgin I., Yang I-Sh. Energy carries information // arXiv:1402.0878v1 [hep-th] 4 Feb 2014.
  • Horowitz J. M., Esposito M. Thermodynamics with continuous information flow // arXiv:1402.3276v2 [cond-mat.stat-mech] 14 Feb 2014.
  • Renes J. M. Work Cost of thermal operations in quantum and nano thermodynamics // arXiv:1402.3496v1 [math-ph] 14 Feb 2014.
  • Horowitz J. M., Sagawa T. Equivalent definitions of the quantum nonadiabatic entropy production // arXiv:1403.7778v1 [quant-ph] 30 Mar 2014.
  • Lang A.H., Fisher Ch.K., Mehta P. Thermodynamics of statistical inference by cells // arXiv:1405.4001v1 [physics.bio-ph] 15 May 2014.
  • Apollaro T. J. G., Francica G., Paternostro M., Campisi M. Work statistics, irreversible heat and correla-tions build-up in joining two spin chains // arXiv: 1406.0648v1 [cond-mat.stat-mech] 3 Jun 2014.
  • Gomez C. Complexity and time // Phys. Rev. — 2020 D., № 101. — Pp. 065016.
  • Funo K., Watanabe Yu., Ueda M. Thermodynamic work gain from entanglement // Phys. Rev. — 2013. — Vol. A88, № 5. — Pp. 052319.
  • Toyabe S., Sagawa T., Ueda M., Muneyuki E., Sano M. Experimental demonstration of information-to-energy conversion and validation of the generalized Jarzynski equality // Nature Physics. — 2010. — Vol. 6. — Pp. 988—992.
  • Geiger D., Kedem Z.V. Quantum-Entropy Physics // arXiv:2103.07996v1 [quant-ph] 14 Mar 2021. 69. Geiget D., Kedem Z.V. Quantum Entropy // arXiv:2106.15375v1 [quant-ph] 29 Jun 2021.
  • Geiger D., Kedem Z.V. Quantum Entropy Evolution // arXiv:2106.15378v1 [quant-ph] 29 Jun 2021.
  • Belenchia A. et al. Informational steady-states and conditional entropy production in continuously monitored systems: the case of Gaussian systems // arXiv:2105.12518v1 [quant-ph] 26 May 2021.
  • Ulyanov S.V. Intelligent self-organized robust control design based on quantum/soft computing tech-nologies and Kansei Engineering // Computer Science J. of Moldova. – 2013. – Vol. 21, № 2(62) 242. — Pp. 279—291.
  • Ulyanov S.V. Self-organizing quantum robust control methods and systems for situations with uncer-tainty and risk. — Patent US 8788450 B2, 2014.
  • Ulyanov S. V. Self-organized robust intelligent control. Saarbrücken: LAP Lambert Academic Publish-ing, 2015. — 412 p.
  • Ulyanov S.V. Quantum relativistic informatics. LAP LAMBERT Academic Publishing, OmniScriptum GmbH & Co. KG, 2015.
  • Doronina I. et al. Multiple quantum NMR in solids as a method of determination of Wigner–Yanase skew information // arXiv:2106.01017v1 [quant-ph] 2 Jun 2021.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp