“Kuantum rakipleri”: Yeni kuantum bilgi işlem araştırmaları kötü niyetli aktörlerle uğraşıyor

Kuantum hesaplama inanılmaz bir potansiyel sunuyor, ancak duyarlılığı nedeniyle gürültübazı pratik sınırlamaları var. Şimdi, Pirinç Üniversitesi Bilgisayar bilimcileri bu zayıflıkları bilerek kullanmaya çalışan “kuantum düşmanları” ile mücadele ediyorlar.

Pirinç ekibinin çalışması gelişti algoritmalar Doğal ya da kasıtlı olsun, kuantum verilerine sızan gürültünün hedeflenmesi. Bu, güvenilirliğini artırmak için önemli bir adım olabilir. kuantum hesaplama ve teknolojiyi pratik kullanıma sunmak.

Kuantum hesaplama

Geleneksel bilgi işlem bilgileri BITS, 1S ve 0'lar ikili kodları oluştururken, kuantum hesaplama kubitlerde çalışır. Bu veri parçaları, tek bir değer yerine çoklu olasılıkların bir arada bulunduğu bir kuantum durumunda bulunur. Kubitlerin kuantum durumunu ölçmek, onu tek bir rastgele sonuca indirir.

“Kuantum mekaniği yasalarına göre, bir kuantum durumunu gözlemlemek genellikle 'yok eder', bu da sadece bu durum hakkında kısmi bilgileri ortaya çıkaran rastgele bir ölçümle sonuçlanır,” dedi baş yazar Yuhan Liu. “Kuantum Durum Öğrenme Çalışmaları Kuantum durumunun birden fazla kopyasını kullanarak kuantum bilgilerini nasıl doğru bir şekilde tercüme edeceğini araştırıyor.”

Kuantum öğrenimi kuantum hesaplamayı araştırmak için önemli bir araçtır. Teknik, bir kuantum durumunu aynı durumun birden fazla örneğinden yeniden yapılandırır. Bu, araştırmacıların güvenilir kuantum hesaplama arayışında algoritmaları ve saat donanımını doğrulamalarını sağlar.

Gürültülü müdahale

Bu güvenilirlik, “gürültülü orta ölçekli kuantum” veya NISQ adı verilen bir geliştirme aşamasında kalan teknolojinin daha yaygın olarak benimsenmesini engelleyen merkezi sorundur. Küçük çevresel bozukluklar bile kuantum teknolojilerini etkileyebilir, bu da ölçüm hatalarına ve yolsuzluğa yol açabilir. Verilerdeki gürültüyü azaltmak kuantum bilgisayar araştırmacıları için bir sonraki adımdır.

Kuantum bilgisayar uzmanları, tek tip veya rastgele gürültüyü modellemek için çeşitli fikirler geliştirdiler. Pirinç ekibinin yeniliği, şimdiye kadarki en gerçekçi çerçeveyi üretmek için kuantum rakiplerinden hedeflenen müdahaleyi dahil etmekten kaynaklanıyor.

Ortak yazar Nai-Hui Chia, “Modelimiz, sistemi etkileyebilecek fiziksel olmayan ve potansiyel olarak kötü niyetli faktörleri de dikkate alması anlamında güçlü” dedi. “Buradaki amacımız, cihazları onaylamak veya bir düşman tarafından kasıtlı bir saldırıya karşı güvende olacağımız için diğer görevleri yapmak için iyi bir algoritma tasarlayıp tasarlayamayacağımızı görmekti.”

Kuantum sonuçları

Çerçeve, teknolojinin kuantum düşmanına karşı savunmasızlığını belirlemeye gelince karışık sonuçlar verdi.

Liu, “Kötü haber şu ki, bazı eyaletler için çekişmeli gürültü altında öğrenmenin neredeyse imkansız olması” dedi. “Bir düşmanın sadece herhangi bir öğrenme algoritmasını tamamen kandırmak için devletlerin veya ölçümlerin katlanarak küçük bir kısmını değiştirmesi gerekiyor.”

Liu, “İyi haber şu ki, birçok kuantum algoritmasında sıklıkla kullanılan büyük bir iyi yapılandırılmış durum sınıfı için, gürültü kötü bir şekilde eklendiğinde bile makul derecede iyi bir doğruluk elde etmek mümkündür” diye ekledi.

Gürültünün ötesine itmek

Bu son çalışma, daha sağlam gürültü azaltma stratejileri geliştirmeyi içerecek olan NISQ aşamasının ötesinde kuantum bilgi işlem teknolojisini ilerletmek için daha geniş bir çabanın bir parçasıdır. Pirinç ekibi, algoritmik çözümlere ek olarak, fiziksel sistemlerin ince ayarlanmasının da gerekli olacağını öne sürüyor. Malzeme bilimi, gürültüyü azaltan ve stabiliteyi artıran özelliklere sahip yeni iki boyutlu malzemeler gibi ilginç çözümler üretiyor.

Yine de, bu gelişmiş bilgi işlem sistemlerinin üzerinde çalıştığı yazılım, kuantum rakiplerinden ve rastgele arka plan bozukluklarından kaçınmak için kritik olacaktır. Pirinç ekibinin çerçevesi, kuantum bilgi işlem teknolojilerinin istikrarlı çalışması için gereken hassas kuantum durumlarını korumak için algoritmaların ayarlanması için yeni bir araç sağlar.

Aralık 2025'te 2025 IEEE Bilgisayar Bilimleri Temelleri Sempozyumu'nda “Rakip olarak sağlam kuantum devlet öğrenimi ve testleri” makalesi verilecek.

Ryan Whalen, bilgilendirme için bilim ve teknolojiyi kapsar. Veri bilimi sertifikası ile tarihte bir MA ve kütüphane ve bilgi bilimi yüksek lisans derecesine sahiptir. Onunla iletişime geçilebilir [email protected]ve onu Twitter'da takip et @mdntwvlf.