Hvorfor er ressourceestimat vigtigt?
Ved kvanteberegning er ressourceestimat evnen til at forstå de ressourcer, der kræves for at køre en given algoritme. Ressourcerne er f.eks. antallet af qubits, antallet af kvanteporte og behandlingstiden.
I denne enhed lærer du, hvorfor det er vigtigt at estimere disse ressourcer, før du kører en algoritme på en kvantecomputer.
Hvor lang tid tager det at køre en kvantealgoritme?
Kvantecomputere har potentialet til kvantefordele til at løse videnskabeligt og kommercielt værdifulde problemer. Et af de mest populære programmer til kvantecomputing er f.eks. at bryde kryptering. RSA-krypteringsalgoritmen er baseret på, hvor svært det er at faktorisere et meget stort tal i et produkt af to store primtal. En kvantecomputer kan indregne store tal eksponentielt hurtigere end en klassisk computer.
Så spørgsmålet er, hvor lang tid tager det at køre en kvantealgoritme, der bryder kryptering på en rigtig kvantecomputer? Eller med andre ord, er mine adgangskoder stadig sikre i en verden med gode kvantecomputere?
Sandheden er, at de ressourcer, du skal bruge for at køre en kvantealgoritme på en fremtidig skaleret kvantecomputer, varierer for forskellige beregningsscenarier. Faktorer, der påvirker ressourcekravene, omfatter typen af qubit, fejlkorrektionsskemaet og andre arkitekturdesignvalg.
Microsoft Quantum resource estimator er et værktøj, der hjælper dig med at estimere de ressourcer, du har brug for til at køre en kvantealgoritme til en fremtidig skaleret kvantecomputer. For eksempel kan ressourceestimatoren estimere de ressourcer, der er nødvendige for at bryde en bestemt krypteringsalgoritme.
Følgende diagram viser den anslåede kørsel og antallet af qubits, der er nødvendige for at bryde forskellige krypteringsalgoritmer for forskellige qubit-typer. Her er komponenterne i diagrammet:
- Klassiske krypteringsalgoritmer, som er RSA (blå), elliptisk kurve (grøn) og Advanced Encryption Standard (rød).
- Nøglestyrke, som er indstillet til højeste.
- Qubit-typer, som er topologiske (cirkel) og superledende (trekant).
- Qubit-fejlfrekvens, som er angivet til rimelig.
Diagrammet viser, at antallet af qubits og runtime, der er nødvendige for at bryde AES-krypteringsalgoritmen (Advanced Encryption Standard), er betydeligt højere end for Elliptic Curve- og RSA-algoritmerne. Diagrammet viser også, at de ressourcer, der er nødvendige for at bryde alle tre krypteringsalgoritmer, er højere for superledende qubits end for topologiske qubits. Hvis du vil vide mere om diagrammet, se Analyser kryptografiske protokoller med ressourceestimatoren.
Med dette in mente hjælper ressourceestimatoren dig med at analysere kvantecomputings indvirkning på sikkerheden af nogle klassiske krypteringsmetoder og forberede dig på en kvantesikker fremtid.
Hvorfor er ressourceestimatering vigtig i kvanteberegning?
Det er vigtigt at forstå virkningen af hardwarearkitekturdesignvalg og kvantefejlkorrektionsskemaer for specifikke applikationer. Ressourceestimering giver dig mulighed for at besvare flere spørgsmål. Hvor stor skal en kvantecomputer for eksempel være for at opnå praktisk kvantefordel? Hvor lang tid tager beregningen? Er nogle qubit-teknologier bedre egnet end andre til det problem, du vil løse? Hvad er de bedste arkitekturvalg i hardware- og softwarestakken til understøttelse af skaleret kvanteberegning?
Ressourceestimatoren hjælper dig med at forstå, hvor mange qubits der er nødvendige for at køre en applikation, hvor lang tid applikationen vil tage at køre, og hvilke qubit-teknologier der er bedst egnet til at løse et specifikt problem. Når du forstår disse krav, kan du forberede og finjustere kvanteløsninger, så de kan køre på fremtidige, skalerede kvantemaskiner.