論文の概要: Simulating Noisy Quantum Circuits for Cryptographic Algorithms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.02111v1
- Date: Sat, 3 Jun 2023 13:37:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-06 20:06:00.876013
- Title: Simulating Noisy Quantum Circuits for Cryptographic Algorithms
- Title（参考訳）: 暗号アルゴリズムのためのノイズ量子回路のシミュレーション
- Authors: Sahay Harshvardhan, Sanil Jain, James E. McClure, Caleb McIrvin, Ngoc
Quy Tran
- Abstract要約: サイバーセキュリティで使われる主要なアルゴリズムは、量子コンピュータに弱い。
多くの異なる量子アルゴリズムが開発され、幅広い応用が期待されている。
ソフトウェア共同設計(Software co-design)は、ソフトウェアとハードウェアの同時設計を指す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The emergence of noisy intermediate-scale quantum (NISQ) computers has
important consequences for cryptographic algorithms. It is theoretically
well-established that key algorithms used in cybersecurity are vulnerable to
quantum computers due to the fact that theoretical security guarantees,
designed based on algorithmic complexity for classical computers, are not
sufficient for quantum circuits. Many different quantum algorithms have been
developed, which have potentially broad applications on future computing
systems. However, this potential depends on the continued maturation of quantum
hardware, which remains an area of active research and development. Theoretical
limits provide an upper bound on the performance for algorithms. In practice,
threats to encryption can only be accurately be assessed in the context of the
rapidly evolving hardware and software landscape. Software co-design refers to
the concurrent design of software and hardware as a way to understand the
limitations of current capabilities and develop effective strategies to advance
the state of the art. Since the capabilities for classical computation
currently exceed quantum capabilities, quantum emulation techniques can play an
important role in the co-design process. In this paper, we describe how the
{\em cuQuantum} environment can support quantum algorithm co-design activities
using widely-available commodity hardware. We describe how emulation techniques
can be used to assess the impact of noise on algorithms of interest, and
identify limitations associated with current hardware. We present our analysis
in the context of areas of priority for cybersecurity and cryptography in
particular since these algorithms are extraordinarily consequential for
securing information in the digital world.
- Abstract（参考訳）: ノイズの多い中間スケール量子コンピュータ(nisq)の出現は、暗号アルゴリズムに重要な影響を与える。
サイバーセキュリティで使用される鍵となるアルゴリズムは、古典的なコンピュータのアルゴリズムの複雑さに基づいて設計された理論上のセキュリティ保証が量子回路に十分でないという事実から、量子コンピュータに弱いことが理論的に確立されている。
多くの異なる量子アルゴリズムが開発され、将来の計算システムに広く応用される可能性がある。
しかし、このポテンシャルは量子ハードウェアの継続的な成熟に依存しており、現在も活発な研究と開発の領域である。
理論上の限界はアルゴリズムの性能に上限を与える。
実際、暗号化に対する脅威は、急速に進化するハードウェアとソフトウェアの状況の文脈でのみ正確に評価できる。
ソフトウェア共同設計(software co-design)は、現在の能力の限界を理解し、技術の進歩のための効果的な戦略を開発する方法として、ソフトウェアとハードウェアの同時設計を指す。
現在、古典計算の能力は量子能力を超えるため、量子エミュレーション技術は共設計プロセスにおいて重要な役割を果たす。
本稿では,広く利用可能なコモディティハードウェアを用いて,量子アルゴリズムの協調設計活動を支援する方法について述べる。
本稿では,エミュレーション手法を用いて,興味のあるアルゴリズムに対するノイズの影響を評価し,現在のハードウェアに関する制約を特定する方法について述べる。
本稿では,サイバーセキュリティと暗号の優先領域の文脈において,これらのアルゴリズムがデジタル世界における情報保護に極めて適していることを示す。
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