Современная электроника №2/2023

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 9 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 2 / 2023 В этой формуле : – матрица Паули , действующая на кубит i ; J hi – константа , характеризующая смещение кубита i ; J ij – константа связи между кубитами i и j . В общем случае h i и J ij являются без - размерными программируемыми вход - ными параметрами , которые переби - раются в процессе квантового отжига . С помощью перечисленных выше токов задаются необходимые параметры , обе - спечивающие каждую итерацию . Ток поперечного магнитного поля и ток внешнего смещения вызывают инжекцию квантов магнитного поля в кубите . Параметрон QFP обнаружива - ет этот магнитный всплеск , усиливает его и транслирует на интерферометр dc-SQUID. При этом SQUID вырабаты - вает сигнал , который уже может быть измерен обычной аналоговой электро - никой . Состояние кубита определяется каж - дые 0,6 мкс и обычно оценивается в течение 104 итераций . В результате определяются все возможные комби - нации токов , соответствующие иско - мым множителям . Безразмерные коэффициенты , соот - ветствующие локальным токам сме - щения h i и попарным связям J ij , для процессора с шестью кубитами могут принимать следующие значения : h 1 : h 2 : h 3 : h 4 : h 5 : h 6 : J 12 : J 13 : J 14 : J 15 : J 16 : J 23 : J 24 : J 25 : J 26 : J 34 : J 35 : J 36 : J 45 : J 46 : J 56 = 1 : –1 : –2 : –2 : +4 : +2 : +1 : +2 : +2 : –4 : –2 : +2 : +2 : –4 : –2 : +4 : –8 : –4 : –8 : –4 : +8, где h i и J ij определяются с помощью выражения h 1 = M i · I hi · I qi ; J ij = M ij · I qi · I qj . В реальных терминах физического эксперимента значения M i , h i и J ij опре - деляются следующим : ● M i – взаимная индуктивность между кубитом i и локальной линией сме - щения ; ● I hi – ток , протекающий через локаль - ную линию смещения ; ● I qi – постоянный ток в кубите i ; ● M ij – взаимная индуктивность между кубитами i и j соответственно . Измеряя эти величины и следуя алгоритму квантового отжига , мож - но с помощью описанного квантово - го процессора реализовать прямой про - цесс факторизации с использованием вычислителя с квантовым отжигом . Полное подробное описание работы рассмотренной схемы факторизации приведено в [38]. Следует также отметить возможную схему будущих проектов , предложен - ную авторами [34]. Одно из возможных направлений , которое найдёт приме - нение в ближайшем будущем , заклю - чается в том , что вместо создания еди - ного мощного квантового компьютера , способного решать любые задачи , име - ет смысл развивать универсальные открытые гибридные квантовые сети , объединяющие компьютеры с бинар - ной логикой и квантовые вычислите - ли , ориентированные на решение кон - кретных задач ( рис . 5). Следует сказать , что , несмотря на значительные технологические и науч - ные инновационные решения , кото - рые были получены ведущими миро - выми фирмами и университетами за 20 лет , прошедших с момента первой демонстрации квантовой факториза - ции , на сегодняшний день не суще - ствует квантового компьютера , кото - рый может решать задачи разложения сложных чисел лучше , чем компьюте - ры с бинарной логикой . Постквантовая криптография Потребовалось примерно десять лет интенсивных научных поисков после публикации результатов первых экспе - риментов по квантовой факторизации , чтобы понять , что « лобовая атака » с попыткой решить проблему путём уве - личения количества кубитов в принци - пе не может увенчаться успехом на том уровне науки и технологий , которым человечество обладает на сегодняшний день . Поскольку ажиотаж , связанный с разработкой CRQC, постепенно утих , многочисленные лаборатории , образо - вавшиеся в результате « шифроваль - ного бума », переключились на новые направления . Одни лаборатории про - должили развивать технологии кван - товых вычислений и переключились на направления , связанные с модели - рованием задач квантовой химии и физики . Другие фирмы отказались от первоначально заявленной цели ( уни - версальный цифровой квантовый ком - пьютер с вентильным управлением ) и начали искать другие применения кубитов [13]. Третьи фирмы предпочли зани - маться специфическим направлени - ем , получившим название « посткван - товая криптография » (post-quantum cryptography PQC), целью которого стала разработка квантово - безопас - ной криптографической технологии , устойчивой к квантовым атакам [39]. Наибольшее распространение прак - тически во всех областях получили шифры с открытым ключом , такие как , например , RSA и ECC. В прин - ципе , подобные шифры с ключами небольших размеров возможно взло - мать с использованием современ - ных вычислительных мощностей и известных математических методов , таких как целочисленная факториза - ция , дискретное логарифмирование , метод эллиптической кривой . Однако большие ключи пока ещё разложить за « разумное » время не представляет - ся возможным . Тем не менее эксперты считают , что серьёзная опасность , существующая Рис . 5. Один из вариантов универсальных открытых гибридных квантовых сетей , объединяющих компьютеры с бинарной логикой и квантовые вычислители , ориентированные на решение конкретных задач [34] Сервер Задача А Блок управления 1 Текущие источники Текущие источники Цепь контроля качества Схема вентильного типа Датчики Датчики Рефрижератор растворения Рефрижератор растворения Блок управления 2 Сеть Задача В