Ministerstwo Edukacji i Nauki

29.05.2022
PL EN
18.01.2022 aktualizacja 18.01.2022

Systemy kwantowe w chmurze do dyspozycji naukowców

Fot. mat. prasowe Fot. mat. prasowe

Naukowcy prowadzący badania w dziedzinie obliczeń kwantowych mogą skorzystać, w formie grantu, z symulatorów kwantowych i wykorzystać usługi, oprogramowanie i narzędzia w chmurze Amazon Braket. Dwa polskie zespoły już pracują nad ochroną szyfrów (kryptografia) i redukcją błędów obliczeniowych (szum pomiarowy).

Projekty badawcze z wykorzystaniem Amazon Braket – usług obliczeń kwantowych udostępnianych przez Amazon Web Services (AWS) w chmurze - rozpoczęły już zespoły Centrum Fizyki Teoretycznej PAN oraz Wydziału Cybernetyki Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie.

Systemy kwantowe oraz inne usługi AWS są dostępne również dla pracowników naukowych i studentów, prowadzących projekty badawcze. Polscy naukowcy mogą ubiegać się o granty w ramach programu AWS Cloud Credit for Research na stronie.

ŁAGODZENIE SZUMU POMIAROWEGO

Naukowcy z Centrum Fizyki Teoretycznej PAN za pomocą eksperymentów prowadzonych z pomocą platformy AWS będą badali szum pomiarowy na złożonych urządzeniach kwantowych.

„Błędy przy pomiarze są jednym z głównych efektów utrudniających działanie współczesnych komputerów kwantowych. Sytuacja komplikuje się w przypadku układów wieloqubitowych, dla których już sam opis błędów stanowi wyzwanie dla komputerów klasycznych” – wyjaśnia prof. Michał Oszmaniec z CFT PAN.

Naukowcy zaproponowali uproszczony model szumu i planują go wykorzystać do zredukowania wpływu błędów na działanie algorytmów kwantowych.

Zespół Quantin Research Group prof. Oszmańca zajmuje się zarówno teoretycznymi, jak i stosowanymi aspektami obliczeń kwantowych i realizuje cele naukowe w zakresie charakteryzacji i łagodzenia błędów w krótkoterminowych komputerach kwantowych. Badania skoncentrują się na wydajnych obliczeniowo metodach badania i łagodzenia skutków szumu i przesłuchu podczas procesu pomiarowego w kubitach nadprzewodzących. Poprawa jakości pomiarów odgrywa istotną rolę w praktycznych zastosowaniach komputerów kwantowych.

ZABEZPIECZENIE SZYFRÓW

Kredyty w ramach programu AWS Cloud Credit for Research otrzymał także zespół z Wydziału Cybernetyki Wojskowej Akademii Technicznej kierowany przez dr. inż. Krzysztofa Kanciaka. Naukowcy WAT zajmują się zastosowaniami komputerów kwantowych do zabezpieczenia kryptograficznego powszechnych szyfrów. Zamierzają wdrożyć oparte na algorytmie podejście Grovera do znalezienia tajnego klucza na sprzęcie kwantowym dostępnym za pośrednictwem Amazon Braket.

Jak wyjaśnia dr inż. Kanciak, komputery kwantowe oparte na zjawisku „kwantowego wyżarzania” oraz oparte o pułapki jonowe świadczone są przez Amazon jako usługa. Doktoranci Szkoły Doktorskiej WAT mogą w ten sposób prowadzić badania nad bezpieczeństwem algorytmów kryptograficznych i w praktyczny sposób „przez palce” budować doświadczenie z zupełnie nową formą prowadzenia obliczeń.

„Ataki kwantowe na stosowane dziś powszechnie algorytmy kryptograficzne są mniej złożone obliczeniowo, w szczególności problemy matematyczne jak faktoryzacja czy logarytm dyskretny w kwantowym modelu obliczeniowym mają złożoność wielomianową. Czy komputer kwantowy z odpowiednio długim dla przeprowadzenia tych ataków rejestrem kubitów powstanie w najbliższych latach? A może już powstał? Trudno powiedzieć. Z pewnością prowadzenie badań naukowych w tym obszarze ma znaczenie dla rozwoju kryptografii oraz bezpieczeństwa państwa” - mówi dr inż. Krzysztof Kanciak.

OBLICZENIA KWANTOWE W CHMURZE

Oba projekty, zdaniem przedstawiciela Amazon Wab Services, przyczynią się do lepszego zrozumienia technologii obliczeń kwantowych i jej zastosowań w świecie akademickim i biznesowym.

Komputery kwantowe to systemy, który działanie jest oparte na fizyce kwantowej. Zwykłe komputery operują na bitach, mogących przyjmować wartość „0” albo „1”. Natomiast podstawą działania kwantowych komputerów są kubity (czyli bity kwantowe) przyjmujące tzw. superpozycję, w której „0” i „1” występują w tym samym czasie.

„Komputery kwantowe będą w stanie rozwiązać wiele problemów, które są obecnie poza zasięgiem klasycznych maszyn obliczeniowych. Ma to szczególne znaczenie dla społeczności naukowej. Jednocześnie oczywistym wyzwaniem pozostaje dostępność komputerów kwantowych. Tutaj naturalną odpowiedzią jest udostępnianie tych systemów w formie usług chmurowych” – wyjaśnia Dariusz Matczak z Amazon Web Services.

Dodaje, że firma zapewni publiczny dostęp do jednostki przetwarzania kwantowego (QPU) z Oxford Quantum Circuits (OQC) i rozszerzy dostępność tej usługi w Europie.

Więcej informacji tutaj.

PAP – Nauka w Polsce, Karolina Duszczyk

kol/ agt/

Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.

Copyright © Fundacja PAP 2022