北京時(shí)間3月21日消息（余予）近日，賓夕法尼亞州立大學(xué)電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院職業(yè)發(fā)展副教授Swaroop Ghosh、Joseph和Janice M. Monkowski表示，量子計(jì)算機(jī)可能提供比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)更強(qiáng)大的計(jì)算能力，但它們的發(fā)展受到安全和課程開(kāi)發(fā)方面的差距的阻礙。

Swaroop Ghosh從美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）獲得了兩項(xiàng)總計(jì)71.5萬(wàn)美元的資助，用于推進(jìn)量子計(jì)算。他的目標(biāo)是通過(guò)了解安全風(fēng)險(xiǎn)、策劃更全面的教育方法這兩個(gè)項(xiàng)目來(lái)支持量子計(jì)算領(lǐng)域的發(fā)展。

提高安全性以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子計(jì)算

Ghosh表示，量子電路是量子計(jì)算機(jī)的組成部分，有朝一日可以解決經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的重大科學(xué)問(wèn)題。然而，它們可能包含嵌入式知識(shí)產(chǎn)權(quán)，如果沒(méi)有適當(dāng)?shù)陌踩胧@些知識(shí)產(chǎn)權(quán)可能會(huì)面臨風(fēng)險(xiǎn)。

“我們需要更好地了解安全資產(chǎn)、潛在威脅和防御措施，”Ghosh表示，“否則，未受保護(hù)的量子電路可能會(huì)失去敏感的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并由于對(duì)可能具有國(guó)家或全球重要性的量子計(jì)算機(jī)問(wèn)題的優(yōu)化不佳而帶來(lái)重大的安全問(wèn)題。”

Ghosh計(jì)劃通過(guò)一筆為期三年、價(jià)值50萬(wàn)美元的贈(zèng)款確定量子電路中可能導(dǎo)致安全漏洞的漏洞。他將專注于多租戶計(jì)算，允許多個(gè)用戶在共享相同硬件的同時(shí)執(zhí)行操作。Ghosh指出，多租戶對(duì)用戶來(lái)說(shuō)可能更便宜、更方便，但由于其計(jì)算單元的連接性更強(qiáng)，會(huì)帶來(lái)獨(dú)特的安全風(fēng)險(xiǎn)。研究人員還將檢查其他可能允許篡改、逆向工程和安裝惡意軟件的漏洞。

在識(shí)別出主要威脅之后，研究人員的目標(biāo)是在電路和系統(tǒng)層面開(kāi)發(fā)量子計(jì)算機(jī)的防御系統(tǒng)。團(tuán)隊(duì)使用的方法將可用于商業(yè)優(yōu)化工具。

“通過(guò)解決安全缺陷，該項(xiàng)目將消除量子計(jì)算機(jī)在安全和隱私敏感領(lǐng)域應(yīng)用的主要障礙，”Ghosh表示，“這將導(dǎo)致量子計(jì)算機(jī)在醫(yī)療保健、能源和國(guó)防領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，從而產(chǎn)生積極的經(jīng)濟(jì)影響。”

將實(shí)際的量子計(jì)算問(wèn)題帶入課堂

Swaroop Ghosh表示，為了讓量子技術(shù)繼續(xù)進(jìn)步，它的教育也必須發(fā)展。他獲得了一項(xiàng)為期兩年、價(jià)值21.5萬(wàn)美元的資助，用于創(chuàng)建一個(gè)動(dòng)手實(shí)踐的量子計(jì)算高等教育課程。

“該項(xiàng)目將通過(guò)提高對(duì)量子計(jì)算引起的網(wǎng)絡(luò)安全威脅的認(rèn)識(shí)來(lái)影響社會(huì)，”Ghosh表示，“擁有最少先決知識(shí)的學(xué)生可以參加這項(xiàng)課程，從而使大量本科生在其職業(yè)生涯的早期階段接觸到量子計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題。”

通過(guò)開(kāi)發(fā)量子安全和信任教育框架，Ghosh的團(tuán)隊(duì)將設(shè)計(jì)一個(gè)新課程，其中包含動(dòng)手操作活動(dòng)和游戲以及結(jié)構(gòu)化培訓(xùn)。擬議的課程將允許學(xué)生創(chuàng)建各種量子電路，并通過(guò)模擬和物理硬件對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。Ghosh表示，基于云對(duì)量子硬件和模擬軟件的訪問(wèn)將使學(xué)生能夠通過(guò)資源共享以更低的成本參與個(gè)性化學(xué)習(xí)。

通過(guò)培訓(xùn)學(xué)生將量子計(jì)算的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際硬件，這一課程旨在讓學(xué)生更好地為該領(lǐng)域的職業(yè)生涯做好準(zhǔn)備。擬議的課程可以促進(jìn)量子計(jì)算應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)安全方面的進(jìn)步，以抵御基于量子計(jì)算的攻擊。

“現(xiàn)在迫切需要彌合課程作業(yè)和行業(yè)發(fā)展之間日益擴(kuò)大的差距，”Swaroop Ghosh表示，“這一課程將有助于確保有足夠熟練的勞動(dòng)力準(zhǔn)備好應(yīng)對(duì)因量子計(jì)算日益普及所帶來(lái)的機(jī)遇和威脅。”

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