В Университете Сириус разработан гибридный подход к построению аппроксимированного квантового преобразования Фурье (AQFT), что позволило значительно сократить вычислительные ресурсы, необходимые для работы алгоритма Шора. Это важный шаг на пути к практическим исследованиям криптографической стойкости современных криптопримитивов – алгоритмов, использующихся для построения криптографических систем защиты информации. Исследование, проведенное в рамках госпрограммы научно-технологического развития федеральной территории Сириус, опубликовано в Journal of Computer Virology and Hacking Techniques.
Квантовые вычисления представляют собой междисциплинарную область на стыке информатики, физики и математики, основанную на законах квантовой механики. В отличие от классических компьютеров, оперирующих битами (0 или 1), квантовые компьютеры используют кубиты. Они способны обрабатывать информацию принципиально иным образом, предлагая экспоненциальное ускорение для решения определенного класса вычислительных задач. Развитие квантовых вычислений — одно из приоритетных научно-технических направлений для достижения технологического суверенитета Российской Федерации.
«Здесь особый интерес вызывает квантовый алгоритм Шора, однако на практике реализация его сталкивается с рядом технических проблем, ключевой из которых является эффективное построение квантового преобразования Фурье (QFT)», — отмечает один из авторов исследования Сергей Петренко, руководитель группы Научного центра информационных технологий и искусственного интеллекта Университета «Сириус».
Российские ученые предложили решение, оптимизировав этот процесс. Исследователи сфокусировались на аппроксимированной версии преобразования (AQFT), которая жертвует незначительной точностью ради радикального сокращения числа операций. Они разработали гибридный подход, сочетающий несколько методов оптимизации. Для преобразования схем использовался специальный алгоритм на основе квантовых тождеств.
В результате новая схема AQFT продемонстрировала сокращение количества вентилей – базовых элементов квантовых компьютеров – как минимум на 16% по сравнению с лучшими существующими аналогами при сохранении высокой точности вычислений. Эксперименты подтвердили эффективность и практическую значимость разработки.
«Результаты нашей работы – значимый вклад в обеспечение кибербезопасности «Цифровой экономики» Российской Федерации. Предлагаемый нами подход применим и для решения других вычислительных задач высокой сложности, и это открывает дверь к экспоненциальному ускорению вычислений. В дальнейшем мы планируем распространить разработанное решение на другие квантовые алгоритмы криптоанализа», — рассказывает Сергей Петренко.
Источник фото: Медиадом «Сириус»
Квантовые вычисления представляют собой междисциплинарную область на стыке информатики, физики и математики, основанную на законах квантовой механики. В отличие от классических компьютеров, оперирующих битами (0 или 1), квантовые компьютеры используют кубиты. Они способны обрабатывать информацию принципиально иным образом, предлагая экспоненциальное ускорение для решения определенного класса вычислительных задач. Развитие квантовых вычислений — одно из приоритетных научно-технических направлений для достижения технологического суверенитета Российской Федерации.
«Здесь особый интерес вызывает квантовый алгоритм Шора, однако на практике реализация его сталкивается с рядом технических проблем, ключевой из которых является эффективное построение квантового преобразования Фурье (QFT)», — отмечает один из авторов исследования Сергей Петренко, руководитель группы Научного центра информационных технологий и искусственного интеллекта Университета «Сириус».
Российские ученые предложили решение, оптимизировав этот процесс. Исследователи сфокусировались на аппроксимированной версии преобразования (AQFT), которая жертвует незначительной точностью ради радикального сокращения числа операций. Они разработали гибридный подход, сочетающий несколько методов оптимизации. Для преобразования схем использовался специальный алгоритм на основе квантовых тождеств.
В результате новая схема AQFT продемонстрировала сокращение количества вентилей – базовых элементов квантовых компьютеров – как минимум на 16% по сравнению с лучшими существующими аналогами при сохранении высокой точности вычислений. Эксперименты подтвердили эффективность и практическую значимость разработки.
«Результаты нашей работы – значимый вклад в обеспечение кибербезопасности «Цифровой экономики» Российской Федерации. Предлагаемый нами подход применим и для решения других вычислительных задач высокой сложности, и это открывает дверь к экспоненциальному ускорению вычислений. В дальнейшем мы планируем распространить разработанное решение на другие квантовые алгоритмы криптоанализа», — рассказывает Сергей Петренко.
Источник фото: Медиадом «Сириус»