Dlaczego szacowanie zasobów jest ważne?

W obliczeniach kwantowych szacowanie zasobów to możliwość zrozumienia zasobów wymaganych do uruchomienia danego algorytmu. Zasoby to na przykład liczba kubitów, liczba bram kwantowych i czas przetwarzania.

W tej lekcji dowiesz się, dlaczego ważne jest oszacowanie tych zasobów przed uruchomieniem algorytmu na komputerze kwantowym.

Jak długo trwa uruchamianie algorytmu kwantowego?

Komputery kwantowe mają potencjał zalet kwantowych do rozwiązywania problemów naukowych i komercyjnie cennych. Na przykład jedną z najważniejszych aplikacji do obliczeń kwantowych jest przerwanie szyfrowania. Algorytm szyfrowania RSA opiera się na tym, jak trudno jest uwzględnić bardzo dużą liczbę w produkcie dwóch dużych liczb pierwszych. Komputer kwantowy może wykładniczo szybciej rozkładać duże liczby na czynniki niż komputer klasyczny.

Pytanie brzmi więc, jak długo trwa uruchamianie algorytmu kwantowego, który przerywa szyfrowanie na rzeczywistym komputerze kwantowym? Albo innymi słowy, czy moje hasła są nadal bezpieczne w świecie z dobrymi komputerami kwantowymi?

Prawda jest taka, że zasoby potrzebne do uruchomienia algorytmu kwantowego na przyszłym skalowanym komputerze kwantowym różnią się w przypadku różnych scenariuszy obliczeniowych. Czynniki wpływające na wymagania dotyczące zasobów obejmują typ kubitu, schemat korekty błędów i inne opcje projektowania architektury.

Narzędzie do szacowania zasobów usługi Azure Quantum to narzędzie ułatwiające oszacowanie zasobów potrzebnych do uruchomienia algorytmu kwantowego dla w przyszłości skalowanego komputera kwantowego. Na przykład narzędzie do szacowania zasobów może oszacować zasoby potrzebne do przerwania określonego algorytmu szyfrowania.

Na poniższym diagramie przedstawiono szacowane środowisko uruchomieniowe i liczbę kubitów potrzebnych do przerwania różnych algorytmów szyfrowania dla różnych typów kubitów. Oto składniki diagramu:

• Klasyczne algorytmy szyfrowania, które są RSA (niebieski), Krzywa eliptyczna (zielona) i Advanced Encryption Standard (czerwony).
• Kluczowa moc, ustawiona na najwyższy poziom.
• Typy kubitów, które są topologiczne (okrąg) i nadprzewodzące (trójkąt).
• Wskaźnik błędów kubitu jest ustawiony na rozsądną wartość.

Na diagramie pokazano, że liczba kubitów i środowiska uruchomieniowego potrzebnego do przerwania algorytmu szyfrowania Advanced Encryption Standard (AES) jest znacznie wyższa niż w przypadku algorytmów Elliptic Curve i RSA. Na diagramie pokazano również, że zasoby potrzebne do przerwania wszystkich trzech algorytmów szyfrowania są wyższe w przypadku kubitów superkonduktorycznych niż w przypadku kubitów topologicznych. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na temat diagramu, zobacz Analizowanie protokołów kryptograficznych za pomocą narzędzia do szacowania zasobów.

Mając to na uwadze, narzędzie do szacowania zasobów pomaga przeanalizować wpływ obliczeń kwantowych na zabezpieczenia niektórych klasycznych metod szyfrowania i przygotować się na bezpieczną kwantowo przyszłość.

Dlaczego szacowanie zasobów jest ważne w obliczeniach kwantowych?

Ważne jest, aby zrozumieć wpływ wyborów projektowych architektury sprzętowej i schematów poprawek błędów kwantowych dla określonych aplikacji. Szacowanie zasobów umożliwia udzielenie odpowiedzi na kilka pytań. Na przykład jak duży jest komputer kwantowy, aby osiągnąć praktyczną przewagę kwantową? Jak długo trwa obliczanie? Czy niektóre technologie kubitu są bardziej odpowiednie niż inne dla problemu, który chcesz rozwiązać? Jakie są najlepsze opcje architektury w stosach sprzętowych i programowych do obsługi skalowanych obliczeń kwantowych?

Narzędzie do szacowania zasobów pomaga zrozumieć, ile kubitów jest potrzebnych do uruchomienia aplikacji, jak długo trwa uruchamianie aplikacji i które technologie kubitów lepiej nadają się do rozwiązania konkretnego problemu. Gdy rozumiesz te wymagania, możesz przygotować i udoskonalić rozwiązania kwantowe do uruchamiania na przyszłych skalowanych maszynach kwantowych.