ВАРІАЦІЙНИЙ КВАНТОВИЙ АЛГОРИТМ РОЗВ’ЯЗКУ ЛІНІЙНИХ СИСТЕМ ДЛЯ СИСТЕМ ПІДТРИМКИ ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ

Анотація

У роботі запропоновано гібридний квантово-класичний підхід до розв’язання задачі балансу навантажень у комп’ютерних системах реального часу з орієнтацією на оцінку та керування надійністю. Раніше запропоновані квантові алгоритми для розв’язання систем лінійних рівнянь не можуть бути реалізовані в найближчій перспективі через необхідну глибину схем. Підхід базується на використанні варіаційного квантового розв’язувача лінійних систем (VQLS) для обробки великих розріджених лінійних систем, що виникають унаслідок просторово-часової дискретизації моделей розподілу навантаження та потоків задач між обчислювальними вузлами.

Розглянуто алгоритмічну схему переходу від інженерної моделі real-time системи до квантово-реалізовної форми задачі, яка включає розклад матриці системи у вигляді лінійної комбінації операторів Паулі, підготовку квантового стану та оптимізацію варіаційного анзацу. Показано, що отриманий квантовий стан розв’язку доцільно використовувати не для повного відновлення вектора навантажень, а для безпосереднього оцінювання агрегованих і локальних метрик, таких як пікове навантаження та інтегральні показники стабільності, які безпосередньо пов’язані з відмовами та деградацією системи.

Запропонований підхід розглядається як інструмент квантового бенчмаркінгу класичних алгоритмів балансування навантажень, а також як потенційна основа для побудови систем керування надійністю комп’ютерних систем у режимі, близькому до реального часу. 

Ключові слова. Надійність комп’ютерних систем, байєсівські нейронні мережі, ансамблеві методи, штучний інтелект, гібридні моделі, оцінка ризиків, відмовостійкість, моделювання невизначеності, прогнозування відмов, безпека програмного забезпечення, стійкість систем, нейронні мережі, дерева відмов, машинне навчання, квантові системи, квантові алгоритми, квантове машинне навчання, гібридні моделі.