¿Por qué es importante la estimación de recursos?
En la computación cuántica, la estimación de recursos es la capacidad de comprender los recursos necesarios para ejecutar un algoritmo determinado. Los recursos son, por ejemplo, el número de cúbits, el número de puertas cuánticas y el tiempo de procesamiento.
En esta unidad, aprenderá por qué es importante calcular estos recursos antes de ejecutar un algoritmo en un equipo cuántico.
¿Cuánto tiempo se tarda en ejecutar un algoritmo cuántico?
Los equipos cuánticos tienen el potencial de la ventaja cuántica para resolver problemas científicos y comercialesmente valiosos. Por ejemplo, una de las principales aplicaciones para la computación cuántica es interrumpir el cifrado. El algoritmo de cifrado RSA se basa en lo difícil que es factorizar un número muy grande en un producto de dos números primos grandes. Un equipo cuántico puede factorizar grandes números exponencialmente más rápido que un equipo clásico.
Por lo tanto, la pregunta es, ¿cuánto tiempo se tarda en ejecutar un algoritmo cuántico que interrumpe el cifrado en un equipo cuántico real? O en otras palabras, ¿mis contraseñas siguen siendo seguras en un mundo con buenos equipos cuánticos?
La verdad es que los recursos que necesita para ejecutar un algoritmo cuántico en un equipo cuántico escalado futuro varían para diferentes escenarios computacionales. Los factores que afectan a los requisitos de recursos incluyen el tipo de cúbit, el esquema de corrección de errores y otras opciones de diseño de arquitectura.
El estimador de recursos de Azure Quantum es una herramienta que le ayuda a calcular los recursos que necesita para ejecutar un algoritmo cuántico para un equipo cuántico escalado futuro. Por ejemplo, el estimador de recursos puede calcular los recursos necesarios para interrumpir un algoritmo de cifrado determinado.
En el diagrama siguiente se muestra el tiempo de ejecución estimado y el número de cúbits necesarios para interrumpir distintos algoritmos de cifrado para distintos tipos de cúbits. Estos son los componentes del diagrama:
- Algoritmos de cifrado clásicos, que son RSA (azul), Curva elíptica (verde) y Estándar de cifrado avanzado (rojo).
- Fuerza clave, que está establecida al máximo.
- Tipos de cúbits, que son topológicos (círculo) y superconductores (triángulo).
- Tasa de errores de cúbit, que se establece en un valor razonable.
El diagrama muestra que el número de cúbits y tiempo de ejecución necesarios para interrumpir el algoritmo de cifrado Estándar de cifrado avanzado (AES) es significativamente mayor que para los algoritmos De curva elíptica y RSA. El diagrama también muestra que los recursos necesarios para interrumpir los tres algoritmos de cifrado son más altos para los cúbits superconductores que para los cúbits topológicos. Si desea obtener más información sobre el diagrama, consulte Análisis de protocolos criptográficos con el estimador de recursos.
Teniendo esto en cuenta, el estimador de recursos le ayuda a analizar el impacto de la computación cuántica en la seguridad de algunos métodos de cifrado clásicos y a prepararse para un futuro seguro para la cuántica.
¿Por qué es importante la estimación de recursos en la computación cuántica?
Es importante comprender el impacto de las opciones de diseño de arquitectura de hardware y los esquemas de corrección de errores cuánticos para aplicaciones específicas. La estimación de recursos permite responder a varias preguntas. Por ejemplo, ¿cuánto tamaño necesita un equipo cuántico para lograr una ventaja cuántica práctica? ¿Cuánto tardan en realizarse los cálculos? ¿Algunas tecnologías de cúbits son más adecuadas que otras para el problema que desea resolver? ¿Cuáles son las mejores opciones de arquitectura en las pilas de hardware y software para habilitar el cálculo cuántico escalado?
El estimador de recursos le ayuda a comprender cuántos cúbits se necesitan para ejecutar una aplicación, cuánto tiempo tardará la aplicación en ejecutarse y qué tecnologías de cúbits son más adecuadas para resolver un problema específico. Cuando comprenda estos requisitos, podrá preparar y refinar soluciones cuánticas para que se ejecuten en máquinas cuánticas futuras y escaladas.