賓夕法尼亞州立大學獲71.5萬美元的NSF贈款 以推進量子計算

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

Swaroop Ghosh從美國國家科學基金會（NSF）獲得了兩項總計71.5萬美元的資助，用于推進量子計算。他的目標是通過了解安全風險、策劃更全面的教育方法這兩個項目來支持量子計算領域的發(fā)展。

提高安全性以實現(xiàn)大規(guī)模量子計算

Ghosh表示，量子電路是量子計算機的組成部分，有朝一日可以解決經(jīng)典計算機無法解決的重大科學問題。然而，它們可能包含嵌入式知識產(chǎn)權，如果沒有適當?shù)陌踩胧?，這些知識產(chǎn)權可能會面臨風險。

“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，未受保護的量子電路可能會失去敏感的知識產(chǎn)權，并由于對可能具有國家或全球重要性的量子計算機問題的優(yōu)化不佳而帶來重大的安全問題。”

Ghosh計劃通過一筆為期三年、價值50萬美元的贈款確定量子電路中可能導致安全漏洞的漏洞。他將專注于多租戶計算，允許多個用戶在共享相同硬件的同時執(zhí)行操作。Ghosh指出，多租戶對用戶來說可能更便宜、更方便，但由于其計算單元的連接性更強，會帶來獨特的安全風險。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。

在識別出主要威脅之后，研究人員的目標是在電路和系統(tǒng)層面開發(fā)量子計算機的防御系統(tǒng)。團隊使用的方法將可用于商業(yè)優(yōu)化工具。

“通過解決安全缺陷，該項目將消除量子計算機在安全和隱私敏感領域應用的主要障礙，”Ghosh表示，“這將導致量子計算機在醫(yī)療保健、能源和國防領域得到廣泛應用，從而產(chǎn)生積極的經(jīng)濟影響。”

將實際的量子計算問題帶入課堂

Swaroop Ghosh表示，為了讓量子技術繼續(xù)進步，它的教育也必須發(fā)展。他獲得了一項為期兩年、價值21.5萬美元的資助，用于創(chuàng)建一個動手實踐的量子計算高等教育課程。

“該項目將通過提高對量子計算引起的網(wǎng)絡安全威脅的認識來影響社會，”Ghosh表示，“擁有最少先決知識的學生可以參加這項課程，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算和網(wǎng)絡安全問題。”

通過開發(fā)量子安全和信任教育框架，Ghosh的團隊將設計一個新課程，其中包含動手操作活動和游戲以及結構化培訓。擬議的課程將允許學生創(chuàng)建各種量子電路，并通過模擬和物理硬件對其進行驗證。Ghosh表示，基于云對量子硬件和模擬軟件的訪問將使學生能夠通過資源共享以更低的成本參與個性化學習。

通過培訓學生將量子計算的理論知識應用到實際硬件，這一課程旨在讓學生更好地為該領域的職業(yè)生涯做好準備。擬議的課程可以促進量子計算應用和網(wǎng)絡安全方面的進步，以抵御基于量子計算的攻擊。

“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力準備好應對因量子計算日益普及所帶來的機遇和威脅。”

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