Por que a estimativa de recursos é importante?
Na computação quântica, a estimativa de recursos é a capacidade de entender os recursos necessários para executar um determinado algoritmo. Os recursos são, por exemplo, o número de qubits, o número de portões quânticos e o tempo de processamento.
Nesta unidade, você aprenderá 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 cientificamente e comercialmente valiosos. Por exemplo, um dos principais aplicativos para computação quântica é interromper a criptografia. O algoritmo de criptografia RSA baseia-se em como é difícil fatorar um número muito grande em um 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 computador quântico dimensionado futuro 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 Avaliador de Recursos do Azure Quantum é uma ferramenta que ajuda a estimar os recursos necessários para executar um algoritmo quântico para um futuro computador quântico dimensionado. Por exemplo, o Avaliador de Recursos pode estimar os recursos necessários para quebrar um algoritmo de criptografia específico.
O diagrama a seguir mostra o runtime estimado e o número de qubits necessários para quebrar algoritmos de criptografia diferentes para diferentes tipos de qubit. Aqui estão os componentes do diagrama:
- Algoritmos de criptografia clássicos, que são RSA (azul), Curva Elíptica (verde) e Standard de Criptografia Avançada (vermelho).
- Força da chave, que é definida como mais alta.
- Tipos de qubit, que são topológicos (círculo) e supercondutores (triângulo).
- Taxa de erro do qubit, que é definida como razoável.
O diagrama mostra que o número de qubits e runtime necessários para quebrar o algoritmo de criptografia AES (Advanced Encryption Standard) é significativamente maior do que para os algoritmos curva elíptica e RSA. O diagrama também mostra que os recursos necessários para quebrar todos os três algoritmos de criptografia são maiores para supercondutores qubits do que para qubits topológicos. Se você quiser saber mais sobre o diagrama, consulte Analisar protocolos criptográficos com o Avaliador de Recursos.
Com isso em mente, o Avaliador de Recursos ajuda você a analisar o impacto da computação quântica na segurança de alguns métodos de criptografia clássicos e preparar-se para um futuro quântico seguro.
Por que a estimativa de recursos é importante na computação quântica?
É importante entender o impacto das opções de design da arquitetura de hardware e dos esquemas de correção de erros quânticos para aplicativos específicos. A estimativa de recursos permite que você responda a várias perguntas. Por exemplo, quão grande um computador quântico precisa ser para obter vantagem quântica prática? Quanto tempo leva para realizar o cálculo? Algumas tecnologias 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 a computação quântica em escala?
O Avaliador de Recursos 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 possível preparar e refinar soluções quânticas para serem executadas em computadores quânticos em escala futura.