Por que a estimativa de recursos é importante?
Em computação quântica, estimativa de recursos é a capacidade de entender os recursos que são necessários para executar um determinado algoritmo. Os recursos são, por exemplo, o número de qubits, o número de portas quânticas e o tempo de processamento.
Nesta unidade, você aprende por que é importante estimar esses recursos antes de executar um algoritmo em um computador quântico.
Quanto tempo leva para executar um algoritmo quântico?
Os computadores quânticos têm o potencial de vantagem quântica para resolver problemas científicos e comercialmente valiosos. Por exemplo, uma das principais aplicações para a computação quântica é quebrar a criptografia. O algoritmo de encriptação RSA baseia-se na dificuldade de transformar um número muito grande num produto de dois grandes números primos. Um computador quântico pode fatorar grandes números exponencialmente mais rápido do que um computador clássico.
Então, a questão é: quanto tempo leva para executar um algoritmo quântico que quebra a criptografia em um computador quântico real? Ou, em outras palavras, minhas senhas ainda estão seguras em um mundo com bons computadores quânticos?
A verdade é que os recursos necessários para executar um algoritmo quântico em um futuro computador quântico em escala variam para diferentes cenários computacionais. Os fatores que afetam os requisitos de recursos incluem o tipo de qubit, o esquema de correção de erros e outras opções de design de arquitetura.
O Azure Quantum Resource Estimator é uma ferramenta que ajuda a estimar os recursos necessários para executar um algoritmo quântico para um futuro computador quântico dimensionado. Por exemplo, o Estimador de Recursos pode estimar os recursos necessários para quebrar um algoritmo de criptografia específico.
O diagrama a seguir mostra o tempo de execução estimado e o número de qubits necessários para quebrar diferentes algoritmos de criptografia para diferentes tipos de qubit. Aqui estão os componentes do diagrama:
- Algoritmos de encriptação clássicos, que são RSA (azul), Curva Elíptica (verde) e Advanced Encryption Standard (vermelho).
- Força-chave, que é definida como a mais alta.
- Tipos Qubit, que são topológicos (círculo) e supercondutores (triângulo).
- A taxa de erro do qubit, que é estabelecida como razoável.
O diagrama mostra que o número de qubits e tempo de execução necessários para quebrar o algoritmo de criptografia AES (Advanced Encryption Standard) é significativamente maior do que para os algoritmos Elliptic Curve e RSA. O diagrama também mostra que os recursos necessários para quebrar todos os três algoritmos de criptografia são maiores para qubits supercondutores do que para qubits topológicos. Se quiser saber mais sobre o diagrama, consulte Analisar protocolos criptográficos com o Estimador de Recursos.
Com isso em mente, o Resource Estimator ajuda você a analisar o impacto da computação quântica na segurança de alguns métodos clássicos de criptografia e se preparar para um futuro seguro quantum.
Por que a estimativa de recursos é importante na computação quântica?
É importante entender o impacto das escolhas de design de arquitetura de hardware e esquemas de correção de erros quânticos para aplicações específicas. A estimativa de recursos permite responder a várias perguntas. Por exemplo, quão grande um computador quântico precisa ser para alcançar uma vantagem quântica prática? Quanto tempo demora o cálculo? Algumas tecnologias de qubit são mais adequadas do que outras para o problema que você deseja resolver? Quais são as melhores opções de arquitetura nas pilhas de hardware e software para suportar computação quântica em escala?
O Resource Estimator ajuda você a entender quantos qubits são necessários para executar um aplicativo, quanto tempo o aplicativo levará para ser executado e quais tecnologias de qubit são mais adequadas para resolver um problema específico. Quando você entende esses requisitos, é capaz de preparar e refinar soluções quânticas para serem executadas em futuras máquinas quânticas em escala.