Warum ist die Ressourcenschätzung wichtig?
Bei der Quantenberechnung ist die Ressourcenschätzung die Fähigkeit, die Ressourcen zu verstehen, die zum Ausführen eines bestimmten Algorithmus erforderlich sind. Die Ressourcen sind z. B. die Anzahl der Qubits, die Anzahl der Quantentore und die Verarbeitungszeit.
In dieser Lektion erfahren Sie, warum es wichtig ist, diese Ressourcen zu schätzen, bevor Sie einen Algorithmus auf einem Quantencomputer ausführen.
Wie lange dauert es, einen Quantenalgorithmus auszuführen?
Quantencomputer haben das Potenzial von Quantenvorteilen, wissenschaftlich und kommerziell wertvolle Probleme zu lösen. Beispielsweise ist eine der wichtigsten Anwendungen für Quantencomputing die Verschlüsselung zu unterbrechen. Der RSA-Verschlüsselungsalgorithmus basiert darauf, wie schwierig es ist, eine sehr große Zahl in ein Produkt von zwei großen Primzahlen zu überteilen. Ein Quantencomputer kann große Zahlen exponentiell schneller als ein klassischer Computer faktoren.
Also, die Frage ist, wie lange dauert es, einen Quantenalgorithmus auszuführen, der die Verschlüsselung auf einem echten Quantencomputer bricht? Oder anders ausgedrückt: Sind meine Kennwörter in einer Welt mit guten Quantencomputern immer noch sicher?
Die Wahrheit ist, dass die Ressourcen, die Sie zum Ausführen eines Quantenalgorithmus auf einem zukünftigen skalierten Quantencomputer benötigen, für verschiedene Rechenszenarien variieren. Faktoren, die sich auf Ressourcenanforderungen auswirken, umfassen den Typ des Qubits, das Fehlerkorrekturschema und andere Architekturdesignoptionen.
Der Azure Quantum Resource Estimator ist ein Tool, mit dem Sie die Ressourcen schätzen können, die Sie zum Ausführen eines Quantenalgorithmus für einen zukünftigen skalierten Quantencomputer benötigen. Beispielsweise kann der Ressourcen-Estimator die Ressourcen schätzen, die erforderlich sind, um einen bestimmten Verschlüsselungsalgorithmus zu unterbrechen.
Das folgende Diagramm zeigt die geschätzte Laufzeit und Die Anzahl der Qubits, die zum Unterbrechen verschiedener Verschlüsselungsalgorithmen für unterschiedliche Qubit-Typen erforderlich sind. Dies sind die Komponenten des Diagramms:
- Klassische Verschlüsselungsalgorithmen, die RSA (blau), Elliptische Kurve (grün) und Advanced Encryption Standard (rot) sind.
- Schlüsselstärke, die auf den höchsten Wert festgelegt ist.
- Qubit-Typen, die topologisch (Kreis) und supraleitend (Dreieck) sind.
- Qubit-Fehlerrate, die auf vernünftig festgelegt ist.
Das Diagramm zeigt, dass die Anzahl von Qubits und Laufzeiten, die erforderlich sind, um den AES-Verschlüsselungsalgorithmus (Advanced Encryption Standard) zu unterbrechen, deutlich höher ist als für die Elliptic Curve- und RSA-Algorithmen. Das Diagramm zeigt auch, dass die zum Unterbrechen aller drei Verschlüsselungsalgorithmen benötigten Ressourcen für superkonduktierende Qubits höher sind als für topologische Qubits. Wenn Sie mehr über das Diagramm wissen möchten, lesen Sie " Analysieren kryptografischer Protokolle" mit dem Ressourcen-Estimator.
Dabei hilft Ihnen der Ressourcen-Estimator dabei, die Auswirkungen von Quantencomputing auf die Sicherheit einiger klassischer Verschlüsselungsmethoden zu analysieren und sich auf eine quantensichere Zukunft vorzubereiten.
Warum ist die Ressourcenschätzung bei der Quantenberechnung wichtig?
Es ist wichtig, die Auswirkungen von Designentscheidungen der Hardwarearchitektur und Quantenfehlerkorrekturen für bestimmte Anwendungen zu verstehen. Mit der Ressourcenschätzung können Sie mehrere Fragen beantworten. Wie groß muss beispielsweise ein Quantencomputer sein, um praktischen Quantenvorteil zu erreichen? Wie lange dauert die Berechnung? Sind einige Qubit-Technologien besser geeignet als andere für das Problem, das Sie lösen möchten? Welches sind die besten Architekturoptionen für die Hardware- und Softwarestapel, um skalierte Quantenberechnungen zu unterstützen?
Der Ressourcen-Estimator hilft Ihnen zu verstehen, wie viele Qubits zum Ausführen einer Anwendung benötigt werden, wie lange die Anwendung ausgeführt werden muss und welche Qubit-Technologien besser geeignet sind, um ein bestimmtes Problem zu lösen. Wenn Sie diese Anforderungen verstehen, können Sie Quantenlösungen für zukünftige, skalierte Quantenmaschinen vorbereiten und verfeinern.