美国宾夕法尼亚州立大学(PSU)电气工程和计算机科学系Swaroop Ghosh副教授表示，量子计算机可能提供比传统计算机更强大的计算能力，但由于有安全性和课程开发方面的差距，量子计算机的发展受到了阻碍。Ghosh副教授最近从美国国家科学基金会获得了两项总计71.5万美元的赠款，以用于推进量子计算。他的目标是通过他的两个究项目来支持该领域的发展，一个项目专注于了解安全风险，另一个则专注于策划更全面的教育方法。

提高安全性以实现大规模量子计算

量子电路是量子计算机的组成部分，有朝一日它可以解决经典计算机缺乏解决能力或效率的重大科学问题。但是，它们可能包含有嵌入的知识产权，如果没有适当的安全措施，这些知识产权可能会面临风险。Ghosh说：“我们需要更好地了解安全资产、潜在威胁和防御措施。否则，未受保护的量子电路可能会失去敏感的知识产权。并且量子计算机问题的优化不当会带来重大的安全影响，这些问题可能对国家或全球具有重要意义。”

在一笔为期三年，价值50万美元的赠款下，Ghosh这个专注于了解安全风险的项目计划找出量子电路中可能导致安全问题的漏洞。他将专注于多租户计算，这允许多个用户在共享相同硬件的同时去执行各自的操作。Ghosh说，多租户对用户来说可能更便宜、更方便，但由于其计算单元的互联性更强，因此会带来独特的安全风险。研究人员还将检查其他可能允许篡改、逆向工程和安装恶意软件的漏洞。

在确定主要威胁之后，研究人员的目标是在电路和系统层面上为量子计算机开发防御措施。该团队使用的方法将可用于商业优化工具。Ghosh说：“通过解决安全缺陷，该项目将消除量子计算机在安全和隐私敏感领域应用的主要障碍。这将导致量子计算机在医疗保健、能源和国防领域得到广泛采用，从而产生积极的经济影响。”

将实用的量子计算问题带入课堂

Ghosh表示，为了让量子技术继续进步，这方面的教育也必须得到发展。他的另外一个专注于教育方法的项目获得了为期两年、价值21.5万美元的资助，用于创建一门考验动手操作的量子计算高等课程。他说：“该项目将通过提高人们对量子计算引起的网络安全威胁的认识来影响社会。他所提议的课程可以让具有最少先决知识的学生参与其中，能让大批本科生在职业生涯的早期阶段接触到量子计算和网络安全问题。”

通过开发量子安全和信任教育框架，Ghosh的团队将设计一个新课程，其中包含动手活动和游戏以及结构化培训。拟议的课程将允许学生创建各种量子电路，并通过模拟和物理硬件对其进行验证。Ghosh表示，基于云的对量子硬件和模拟软件的访问将使学生能够通过资源共享以更低的成本参与个性化学习。

通过培训学生将量子计算的理论知识应用于实际硬件，该课程旨在让学生更好地为该领域的职业做好准备。拟议的课程可以在量子计算应用和网络安全方面取得进步，以抵御基于量子计算的攻击。Ghosh说：“我们迫切需要弥合课程作业和行业进步之间日益扩大的差距。本课程将有助于确保有足够熟练的劳动力准备，以应对因量子计算的可访问性增加而带来的机会和威胁。”（编译:Qtech）