Моделирование объектов с очередями систем массового обслуживания с использованием квантовых алгоритмов

Авторы: Лазутин А.В.
Опубликовано в выпуске: #6(101)/2025
DOI:
Раздел: Информатика, вычислительная техника и управление | Рубрика: Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
Ключевые слова: системы массового обслуживания, квантовые алгоритмы, моделирование очередей, инкремент, декремент, генератор случайных чисел
Опубликовано: 09.12.2025

Современные системы массового обслуживания сталкиваются со все возрастающей сложностью управления очередями, особенно в условиях высокой нагрузки. В данной статье исследовано применение методов квантовых вычислений и гибридных алгоритмов для моделирования простых объектов с очередями, что открывает новые возможности для оптимизации производительности, снижения времени ожидания и минимизации ресурсных затрат. Для ускорения вычислений в предложенном подходе используются квантовые схемы и квантовые алгоритмы. Особое внимание уделено гибридным квантово-классическим методам, сочетающим преимущества обоих подходов. Проведенные эксперименты на симуляторе квантовых вычислений Cirq показали уменьшение времени моделирования на 25…30 % по сравнению с классическими подходами, а также продемонстрировали масштабируемость метода для крупных систем.

Литература

[1] Бескровная Ю.Д., Петраченко Ю.М. Эффективность использования системы массового обслуживания. Форум молодых ученых, 2020, № 1–1, с. 504–507.

[2] Федотов И.С. Анализ систем массового обслуживания с ограничениями: модели и исследование. Вестник науки, 2023, № 9, с. 125–128.

[3] Кулик С.П. Физические основы квантовой информации. Москва, МГУ, с. 175–186. URL: https://teach-in.ru/file/methodical/pdf/physical-foundations-of-quantum-information-M.pdf (дата обращения 10.02.2025).

[4] Андреев А.А., Рудаков И.В. Моделирование распределенных систем открытой инфраструктуры на основе сетей Петри. Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки, 2024, № 6, с. 27–30. https://doi.org/10.37882/2223-2966.2024.06.01

[5] Gavin E. Quantum Gates, 2024, pp. 6–58. URL: https://threeplusone.com/pubs/on_gates.pdf (дата обращения 10.02.2025).

[6] Антонова П.В. Принципы разработки систем массового обслуживания с ограниченной очередью на платформе .NET. Программные системы и вычислительные методы, 2023, № 2, с. 15–27. https://doi.org/10.7256/2454-0714.2023.2.43403

[7] Введение в гибридные квантовые вычисления. Azure Quantum. URL: https://learn.microsoft.com/en-us/azure/quantum/hybrid-computing-overview (дата обращения 10.02.2025).

[8] Circular Queue / Ring Buffer / Circular Buffer. URL: https://iq.opengenus.org/circular-queue/ (дата обращения 10.02.2025).

[9] Marcin M., Piotr J., Jakub N., Janusz E. Quantum generators of random numbers. Scientific Reports, 2021, vol. 11 (1). https://doi.org/10.1038/s41598-021-95388-7

[10] Cirq. Google Quantum AI. URL: https://quantumai.google/cirq (дата обращения 10.02.2025).