Вчені, на сьогоднішній день, активно працюють над створенням суперкомп’ютера майбутнього. Саме квантовий комп’ютер міг би стати основою для створення машин, здатних «навчатися самостійно», а це, по суті, за крок від реалізації ідеї «штучного інтелекту». Важко передбачити заздалегідь, технічний прорив у якій із галузей науки допоможе людям зробити новий технічний стрибок. Але, безсумнівно, цей день рано чи пізно настане. Scientists, for today, are actively working on creating a supercomputer of the future. It is the quantum computer that could become the basis for the creation of machines capable of "learning independently", which is, in essence, a step from the implementation of the idea of "artificial intelligence". It is difficult to predict in advance the technical breakthrough in which of the branches of science will help people make a new technical jump. But, of course, this day will come sooner or later.
Вчені, на сьогоднішній день, активно працюють над створенням суперкомп’ютера майбутнього. Саме квантовий комп’ютер міг би стати основою для створення машин, здатних «навчатися самостійно», а це, по суті, за крок від реалізації ідеї «штучного інтелекту». Важко передбачити заздалегідь, технічний прорив у якій із галузей науки допоможе людям зробити новий технічний стрибок. Але, безсумнівно, цей день рано чи пізно настане. Scientists, for today, are actively working on creating a supercomputer of the future. It is the quantum computer that could become the basis for the creation of machines capable of "learning independently", which is, in essence, a step from the implementation of the idea of "artificial intelligence". It is difficult to predict in advance the technical breakthrough in which of the branches of science will help people make a new technical jump. But, of course, this day will come sooner or later.
Показано, що основною перепоною для створення реального квантового комп’ютера є недостатній рівень достовірності квантових обчислень. Для передачі даних по квантовим каналам запропоновано використання циклічних кодів. Доведено, що представлення циклічних кодів за допомогою теорії лінійних послідовнісних схем (ЛПС) дозволяє в максимальній мірі використати квантовий паралелізм.
У роботі розглянуто сучасний стан гібридних квантово-класичних систем штучного інтелекту. Водночас сучасні квантові пристрої класу NISQ мають низку обмежень: шум квантових операцій, обмежену кількість кубітів, малу глибину квантових схем, відсутність повної корекції помилок і складність завантаження класичних даних у квантове представлення. Обґрунтовано, що за таких умов квантовий компонент доцільно розглядати не як повну заміну класичної моделі, а як спеціалізований елемент гібридної системи. Розглянуто основні методи гібридного квантово-класичного підходу, зокрема варіаційні квантові алгоритми, кодування даних, класичну оптимізацію та повторне завантаження даних. Окрему увагу приділено потенційному інструментарію для реалізації таких систем, зокрема Qiskit, PennyLane, Cirq, scikit-learn і MLflow.
КВАНТОВI КОМП'ЮТЕРИ: ОСНОВИ Й АЛҐОРИТМИ (КОРОТКИЙ ОГЛЯД) Т. Крохмальський Iнститут фiзики конденсованих систем Нацiональної академiї наук України вул.Свєнцiцького, 1, Львiв, 79011, Україна (Отримано 6 травня 2003 р.)Цей огляд допоможе ознайомитись iз теоретичними засадами виконання квантових розрахункiв за допомогою квантових процесорiв, iз суттєвим використанням їхнiх квантових властивостей.У ньому розглянуто поняття розраховности функцiй, складности алґоритмiв, класичної та квантової машин Тюринґа, квантовi бiти, квантовi логiчнi елементи, квантовi обчислювальнi мережi.Вияснено, на яких ефектах ґрунтується надефективнiсть квантових комп'ютерiв порiвняно з класичними.Наведено приклади ефективних квантових алґоритмiв.
У роботі запропоновано гібридний квантовий генетичний алгоритм (Hybrid Quantum Genetic Algorithm, HQGA) для задач функціональної оптимізації. Всі базові оператори реалізовано засобами квантового комп’ютера, а допоміжні обчислення, як то функція пристосованості та пошук найкращої особини популяції виконуються на класичному комп’ютері. Для організації еволюційного процесу використовується томографія квантових станів – відновлення амплітуд імовірності стану кубіта за результатами вимірювання його квантового ансамблю. Проведено моделювання HQGA за допомогою середовища IBM Qiskit з використанням ідеального симулятора AerSimulator та моделей реальних квантових комп’ютерів (FakeMarrakesh, FakeBrisbane, FakeKyoto тощо). Показано, що він забезпечує швидку збіжність при невеликих розмірах популяції, перевершуючи класичні генетичні алгоритми за швидкістю та точністю при невеликій кількості ітерацій. Аналіз впливу параметрів симуляції (шумові моделі реальних квантових комп’ютерів) підтвердили стійкість методу до апаратних обмежень сучасних квантових пристроїв IBM та квантових помилок.
У роботі наведено огляд та аналіз поточного стану стандартизації посткватової криптографії.Розвиток квантових комп'ютерів загрожує безпеці криптографічних алгоритмів, які застосовуються сьогодні.Щоб протистояти цій загрозі, була започаткована область постквантової криптографії.Але розгортання нових криптографічних систем потребує багато часу та зусиль.Таким чином, політики та власники систем повинні підготуватися.Наразі органи стандартизації продовжують стандартизувати протоколи, створені з використанням доквантових систем, які не витримають квантових атак.До таких протоколів доцільно застосовувати концепції гібридних систем (подвійне шифрування, подвійний KEM, подвійні підписи тощо).Однак цього немає в поточному плані.Тому рекомендується враховувати постквантову інтеграцію при розробці нових стандартів або оновленні існуючих.Ключові слова: постквантова криптографія; цифровий підпис; механізм встановлення ключа (KEM), квантовобезпечний Вступ.Криптографія є вирішальним інструментом для безпеки сучасного цифрового суспільства і використовується практично всюди.Розвиток квантових комп'ютерів загрожує безпеці криптографічних алгоритмів, які застосовуються сьогодні.Щоб протистояти цій загрозі, була започаткована область постквантової криптографії.Постквантова криптографія -це область криптографії, в якій системи вивчаються за припущення безпеки, що криптоаналітик має квантовий комп'ютер, тоді як користувач має бути звичайним користувачем сучасних систем без квантових можливостей.На даний момент існуючі квантові комп'ютери недостатньо великі, щоб становити загрозу сучасній криптографії.Однак розгортання нових криптографічних систем забирає багато часу та зусиль, і тому важливо мати заміни ще до того, як з'являться великі потужні квантові комп'ютери.Але як показує практика, просто взяти і замінити існуючі стандарти та протоколи на постквантові не так легко і є багато складнощів: необхідно визначити нові моделі безпеки, розробити нові методи доказів, тощо. Родини постквантових алгоритмівНаразі у світі триває кілька великих конкурсних процесів задля знаходження ефективних постквантових алгоритмів шифрування та підписів, основним з яких УДК 004.056.55
Постановка проблеми у загальному вигляді та її зв'язок з важливими науковими та практичними завданнями.Прискорення розвитку квантових обчислень свідчить про те, що технологія швидко просувається до комерційної життєздатності.По мірі появи успіхів у квантових обчисленнях, інвестиції в цю сферу зростають, а кількість стартапів збільшується.Великі технологічні компанії також продовжують розвивати свої квантові можливості, зокрема, Alibaba, Amazon, IBM, Google і Microsoft вже запустили комерційні хмарні сервіси квантових обчислень.Звісно, вся ця діяльність не обов'язково призведе до комерційних результатів.Хоча квантові обчислення обіцяють допомогти підприємствам вирішувати проблеми, які виходять за межі досяжності та швидкості звичайних високопродуктивних комп'ютерів, на цьому ранньому етапі варіанти використання є переважно експериментальними та гіпотетичними.Однак екосистема, що швидко розвивається, зростаючі інвестиції та поява дослідницьких проривів в області квантових обчислень сигналізують, що власникам і керівникам підприємств час розглянути наслідки цієї технології для бізнесу, зокрема для автомобільної промисловості.Так, за даними McKinsey, 10% усіх потенційних варіантів використання квантових обчислень можуть принести користь автомобільній промисловості вже до 2025 року [1].Аналіз останніх досліджень і публікацій, в яких започатковано вирішення даної проблеми.Оскільки технологія квантових обчислень є відносно новою, її вартісний потенціал недостатньо досліджений.Аналітичні матеріали щодо випадків застосування квантових обчислень в різних галузях публікують самі підприємства, науково-дослідні установи та консалтингові компанії.Цілі статті -проаналізувати переваги, ризики та ціннісний потенціал квантових обчислень для автомобільної промисловості.Виклад основного матеріалу дослідження з повним обґрунтуванням отриманих наукових результатів.На тлі пандемії та дефіциту напівпровідників у минулому році світовий автопром зміг зрости лише на 3% порівняно з показником 2020 року, випустивши майже 80,2 млн автотранспортних засобів.Водночас, за даними Всесвітньої організації автовиробників (ОІСА), обсяг автовиробництва зменшився на 13% порівняно з результатами 2019 року.Кількість легкових автомобілів, вироблених за рік, становила 57,1 млн од.Це на 2% більше ніж у 2020 році, але на 15% менше від результату 2019 року.Важких вантажівок було виготовлено 4,3 млн од.(-1% до 2020 р. та +4% до 2019 р.).Всесвітнє автобусне виробництво закінчило рік показником 199 тис.шт.(-10% до 2020 р. та -43% до 2019 р.).Найбільшим автовиробником залишається Китай.За рік Піднебесна виготовила майже 26,1 млн од.автотранспортних засобів, що на 3% більше ніж у попередньому році та на 1% більше за результат доковідного 2019 року.Другою країною за обсягом виробництва є США.На заводах Сполучених штатів в 2021 році було виготовлено 9 млн 167 тис.од.автотранспорту, що на 4% більше ніж у 2020 році, однак на 16% менше результату 2019 року.Японія звітувала про виробництво 7,9 млн од.автотранспорту і це третій результат у світі.Від своїх обсягів 2020 р. та 2019 р. японський автопром відстав на 3% та 19% відповідно.На четвертому місці Індія, яка змогла на 30% покращити свій