波兰研究人员使用Amazon Braket进行量子计算研究

应用报道 量科网 2022-02-07 08:30

在过去的40年里,波兰的科学家和工程师拥有众多充满活力的研究中心,他们为量子信息科学做出了宝贵贡献。随着大量的量子硬件技术可供实验使用,波兰的研究人员正在转向Amazon Braket——亚马逊的AWS量子计算服务——以测试新的想法并加速量子计算应用的开发。

由波兰科学院理论物理中心Michał Oszmaniec教授领导的研究小组正致力于进行量子计算的基础和应用研究。该研究小组的重点是表征和减轻近期量子计算机中的错误。特别是,该团队正在开发计算效率高的方法,以研究和减轻超导量子比特测量过程中噪声和串扰的影响。测量时的噪声是当今可用量子设备的主要误差来源之一,提高测量质量对于量子计算机的实际应用至关重要。

Oszmaniec教授解释说:“超导量子器件中的测量误差可以很好地比作经典随机映射。借助Amazon Braket,我们能够应用最近开发的技术来学习随机噪声的结构。我们想要确定的读出噪声中串扰的类型和幅度,并正在研究一种算法以将量子比特分组到表现出显着串扰的簇中。然后,我们在各种读出误差缓解方案中使用获得的噪声模型,并研究它们对所采用噪声模型的依赖性。目前为止的实验已大大提高了我们对Rigetti公司”Aspen-9“量子处理器上相关测量噪声结构的理解。我们希望进一步的实验将使我们能够设计出一个全面且可扩展的框架,能用于测量表征和误差缓解,并适用于更大的量子计算机。”

由Krzysztof Kanciak博士领导的波兰华沙军事科技学院控制论学院的另一个团队正在研究将量子计算机应用于普通密码的密码安全性中。密码学在日常生活中非常重要,现代通信、银行、加密货币和社交媒体都依赖于先进的密码方案。量子计算机的发展最终可能会导致出现一些攻击某些公钥密码系统的新方法,该研究团队正在努力了解这种威胁的性质以及减轻其影响的技术。

Kanciak博士正在研究一个原型分组密码攻击的概念验证实现。该团队正在研究如何在具有4-bit块大小、2-bit字词/密钥大小和两次加密的ARX密码“Speck”算法的玩具版本上实现已知明文攻击(KPA)的量子版本。确定这种类型的量子攻击的复杂性,对于理解对称密码学的安全性威胁以及开发更安全的后量子密码方案是至关重要的。

Kanciak博士解释道:“我目前正在使用Grover的量子搜索算法对轻量级分组密码进行代数分析。在我们的实验中,我们构建了一个代数方程组,使我们能够推断出用于加密消息的密钥。我们通过Amazon Braket的SDK利用在量子处理单元(QPU)上执行的Grover算法来求解这个方程组。然后,我们根据使用的门数和量子电路的大小来分析解决此类系统的计算成本,并尝试找到优化这些指标的方法。这些实验的结果使我们能够评估被检测的密码面对未来量子计算机时的安全性。”(编译:Qtech)