Почему важно оценить ресурсы?
В квантовых вычислениях оценка ресурсов — это возможность понять ресурсы, необходимые для выполнения заданного алгоритма. Ресурсы, например, количество кубитов, количество квантовых ворот и время обработки.
В этом уроке вы узнаете, почему оценка этих ресурсов важна в квантовых вычислениях.
Сколько времени занимает выполнение квантового алгоритма?
Квантовые компьютеры обладают потенциалом квантовых преимуществ для решения некоторых научно и коммерчески ценных проблем. Например, одним из лучших приложений для квантовых вычислений является разрыв шифрования. Алгоритм шифрования RSA основан на сложности факторирования больших чисел. Квантовый компьютер может разложить большие числа на множители экспоненциально быстрее, чем классический компьютер. Таким образом, вопрос заключается в том, сколько времени требуется для запуска квантового алгоритма, который нарушает шифрование на реальном квантовом компьютере? Или другими словами, как долго мои пароли защищены?
Правда заключается в том, что необходимые ресурсы, необходимые для запуска квантового алгоритма на будущем масштабируемом квантовом компьютере, зависят от различных вычислительных сценариев в зависимости от типа кубитов, схемы исправления ошибок и других вариантов проектирования архитектуры. Оценка ресурсов Azure Quantum — это средство, которое помогает оценить ресурсы, необходимые для запуска квантового алгоритма для будущего масштабируемого квантового компьютера. Например, оценщик ресурсов Azure Quantum может оценить ресурсы, необходимые для взлома определенного алгоритма шифрования.
На схеме показано предполагаемое время выполнения и количество кубитов, необходимых для разрыва различных алгоритмов шифрования для различных типов кубитов. На схеме показана следующая схема:
- Классические алгоритмы шифрования, которые представляют собой RSA (синий), эллиптический кривый (зеленый) и расширенный стандарт шифрования (красный).
- Ключевая сила, установленная на максимальный уровень.
- Типы кубитов, которые являются топологическими (круг) и сверхпроводящими (треугольниками).
- Частота ошибок Кубита, которая имеет разумное значение.
На схеме показано, что количество кубитов и среды выполнения, необходимых для разрыва алгоритма шифрования расширенного шифрования (AES), значительно выше количества кубитов и среды выполнения, необходимых для разрыва алгоритмов Эллиптической кривой и RSA. На схеме также показано, что количество кубитов и среды выполнения, необходимых для разрыва любого алгоритма шифрования, выше для сверхпроводящих кубитов, чем для топологических кубитов. Дополнительные сведения о схеме см. в статье Оценка ресурсов для анализа криптографических протоколов.
С учетом этого средства оценки ресурсов Azure Quantum помогает проанализировать влияние квантовых вычислений на безопасность некоторых классических методов шифрования и подготовиться к квантово безопасному будущему.
Почему оценка ресурсов важна в квантовых вычислениях?
Понимание влияния вариантов проектирования архитектуры и схем исправления квантовых ошибок для конкретных приложений является важной проблемой. Вам нужно ответить на несколько вопросов; Например, насколько большой квантовый компьютер должен быть для достижения практического квантового преимущества? Сколько времени занимает вычисление? Подходят ли некоторые технологии кубитов лучше, чем другие для решения проблемы, которую вы хотите решить? Каковы лучшие варианты архитектуры в аппаратных и программных стеках для поддержки масштабируемых квантовых вычислений?
Средство оценки ресурсов помогает понять, сколько кубитов требуется для запуска приложения, сколько времени потребуется для выполнения, и какие технологии кубитов лучше подходят для решения конкретной проблемы. Понимание этих требований позволит подготовить и уточнить квантовые решения для работы на будущих масштабируемых квантовых машинах.
Далее давайте узнаем о оценки квантовых ресурсов Azure и о том, как настроить его для оценки ресурсов, необходимых для запуска квантового алгоритма.