Поделиться
Россияне создали библиотеку алгоритмов для разработки квантового ПО
Российские ученые разработали квантовые алгоритмы, благодаря которым можно создавать квантовые приложения. Это специальное ПО для квантовых компьютеров, используемое для различных задач, включая моделирование материалов, обучения нейронных сетей и пр. Их работа была опубликована в высокорейтинговом международном научном журнале PLoS One.
Разработка «МИСиС»
Российские ученые разработали набор алгоритмов, который позволяет создавать квантовые приложения и различные вычислительные системы для решения сложных задач, в том числе взломов шифров. Разработка принадлежит группе исследователей из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» и Российского квантового центра. Об этом CNews рассказали представители университета.
Разработанный пакет инструментов необходим для реализации квантового алгоритма Шора. Это квантовый алгоритм факторизации (разложения числа на простые множители). Он позволяет быстро подобрать ключ к данным, зашифрованным при помощи алгоритма RSA (аббревиатура от фамилий Rivest, Shamir и Adleman, криптографический алгоритм с открытым ключом, основывающийся на вычислительной сложности задачи факторизации больших целых чисел). На сегодняшний день взлом RSA считается одной из самых приоритетных задач для квантовых компьютеров.
Работа отечественных ученых была опубликована в высокорейтинговом международном научном журнале PLoS One.
Как они этого добились
Исследователи проанализировали операции, необходимые для реализации алгоритма Шора и многих других программ. Затем они применили эти операции при помощи тех инструментов и возможностей, которые доступны в библиотеке PennyLane (открытая кроссплатформенная библиотека Python для дифференцируемого программирования квантовых компьютеров). Библиотека разрабатывается при поддержке компании Amazon и квантового стартапа Xanadu.
Ученые «МИСис» и Российского квантового центра также подготовили набор алгоритмов, которые позволяют оценить число кубитов и других ресурсов, необходимых для проведения вычислений на реальном квантовом процессоре.
Разработанные ими инструменты позволят ускорить проверку работы различных вариаций алгоритма Шора на разных моделях квантовых компьютеров. Это, в свою очередь, позволят продвинуться в разработке других алгоритмов, в которых задействуются схожие логические операции.
Квантовые приложения
Квантовые вычисления — это решение задач с помощью манипуляции квантовыми объектами (атомами, фотонами, электронами и специально созданными макроструктурами). Благодаря этому ученые могут синтезировать новые материалы, лекарства, а также моделировать сложные молекулы и решать задачи, которые недоступны сейчас для самых мощных компьютеров.
Разработками в области квантовых вычислений занимаются как гиганты вроде Google, IBM и Intel, так и небольшие исследовательские группы. Часть из этих разработок доступна широкой публике через облачные сервисы.
«Квантовые приложения — это программное обеспечение, предназначенное для запуска на квантовом компьютере, для решения определенной задачи», - рассказал CNews один из авторов работы, руководитель лаборатории квантовых информационных технологий «МИСиС» Алексей Федоров.
«Можно думать о квантовых приложениях как об аналогах классического ПО, только запускаемого на квантовых компьютерах», — продолжил он. — Квантовые приложения можно разработать для разных задач: моделирования материалов, оптимизации, обучения нейронных сетей».
Квантовые технологии в России
В июне 2020 г. CNews рассказал о дорожной карте по развитию технологий квантовых вычислений. Согласно ей, общее финансирование соответствующих мероприятий в 2020-2024 гг. должно составить 23,66 млрд руб.
В апреле 2021 г. российские ученые разработали полноценный российский прототип квантового процессора. В декабре 2021 г. в России создали прототип квантового компьютера на ионах. Помимо этого, в мае 2022 г. уже вышеупомянутые ученые из Российского квантового центра запатентовали новую архитектуру квантового процессора на основе кудитов. Она как раз позволит увеличить мощность квантового компьютера на ионах, который был разработан в конце 2021 г.
Короткая ссылка
