The study of crosstalk effects on quantum coomputers and their security implications
Matěj Holubička
Abstract
Tato diplomová práce se zabývá analýzou kvantového crosstalku a jeho zneužitím při kybernetických útocích na supravodivé kvantové systémy. Teoretická část definuje fyzikální principy supravodivých qubitů a také architekturu supravodivých procesorů s důrazem na topologii qubitů. Hlavní pozornost je pak věnována fyzikálnímu modelu kvantového crosstalku, metodám jeho detekce a popisu útoku ZKTA. Praktická část pak realizuje simulace v prostředí frameworků Qiskit, PyGSTi, Cirq a QuTiP, kde zkoumá dopad crosstalku na výsledky měření u dvouqubitových i vícequbitových modelů. Výzkum využívá také fake-backendy reálných kvantových zařízení a to k emulaci reálných parametrů hardwaru a analyzuje vliv topologie procesorů na šíření crosstalku. Získaná data jsou pak validována na reálných procesorech společností IBM a IQM. Práce tedy nabízí komplexní srovnání simulačních přístupů s reálnými kvantovými počítači.