How to deliver on the powerful promise of quantum computers
New tool estimates real-world costs of quantum computing so businesses can become quantum ready
By Naomi Grosman
Quantum computers promise more than code breaking. They could unlock commercial value in areas like banking, automotive and optimization industries. Businesses need to not only prepare for quantum attacks, but also ready their organizations to tap into the economic benefit of adopting quantum technologies.
Now, researchers at the Institute for Quantum Computing (IQC) at the University of Waterloo and quantum software provider softwareQ have developed one of the world’s first quantum resource estimation tools to calculate the realistic costs of quantum attacks and how to use quantum computers effectively.
The potential threat of someone breaking the RSA code, the encryption scheme that underpins secure online banking and e-commerce, motivated Dr. Michele Mosca, co-founder of IQC and softwareQ, and Dr. Vlad Gheorghiu, softwareQ’s co-founder and CEO, to develop a framework to estimate quantum attacks so that industries can be prepared.
"We can’t be one day late, and part of that calculus is knowing how big of a computer is needed. But beyond that, if you want to derive commercial value from quantum computers, you have to know what they are good for and how powerful a quantum computer you are going to need. That’s a moving target as hardware and algorithms continue to improve."
- Dr. Michele Mosca, IQC faculty and Professor, Department of Combinatorics and Optimization
“Many companies are going to be too late. Our framework allows businesses to start thinking about quantum computing practically and gives them an idea of the landscape and what they need. And accelerate research and development of quantum technologies in general.”
- Dr. Vlad Gheorghiu, co-founder and CEO softwareQ’s and IQC research affiliate
Comment concrétiser la grande promesse de l’informatique quantique
Un nouvel outil estime les coûts réels de l’informatique quantique pour préparer les entreprises à l’adoption de cette technologique
Par Naomi Grosman
Les promesses de l’informatique quantique vont bien au-delà du décryptage. Les ordinateurs quantiques pourraient apporter une valeur commerciale dans des domaines comme les services bancaires, l’automobile et l’optimisation. Les entreprises doivent donc non seulement se parer contre les attaques quantiques, mais aussi se préparer à aller chercher les avantages économiques de l’adoption des technologies quantiques.
Aujourd’hui, l’Institut d’informatique quantique (IQC) de l’Université de Waterloo et le fournisseur de logiciels quantiques softwareQ ont mis au point l’un des premiers outils d’estimation des ressources quantiques au monde, pour calculer le coût réaliste des attaques quantiques et déterminer comment utiliser efficacement les ordinateurs quantiques.
Le risque que quelqu’un arrive à percer le chiffrement RSA, le système cryptographique sur lequel repose la sécurité du commerce électronique et des services bancaires en ligne, a motivé Michele Mosca, Ph. D., cofondateur de l’IQC et de softwareQ, et Vlad Gheorghiu, Ph. D., cofondateur et chef de la direction de softwareQ, à développer un cadre d’estimation des attaques quantiques afin d’aider les différents secteurs de l’économie à se préparer.
« Nous ne pouvons nous permettre aucun retard, et une part du calcul consiste à connaître la taille nécessaire de l’ordinateur. Au-delà de ça, si vous voulez tirer une valeur commerciale des ordinateurs quantiques, vous devez savoir à quoi ils servent et quelle est la puissance de calcul dont vous aurez besoin. C’est une cible en mouvement puisque le matériel informatique et les algorithmes ne cessent de s’améliorer. »
-Michele Mosca, professeur au Département de combinatoire et d’optimisation.
Le nouvel outil sert de modèle aux entreprises pour calculer les coûts et les ressources réalistement nécessaires à l’exécution d’un algorithme quantique. C’est comme lorsqu’une ville doit repaver une route : elle doit estimer les matériaux, la main-d’œuvre et l’équipement nécessaires pour effectuer le travail. SoftwareQ constitue une avancée pour l’estimation des ressources d’informatique quantique, car l’exécution d’algorithmes quantiques d’envergure (par exemple, ceux de décryptage) est complexe et nécessite une capacité importante dépassant celle pour le simple comptage de qubits, l’équivalent quantique du bit de l’informatique classique.
M. Gheorghiu, qui est aussi membre affilié de l’IQC, affirme qu’une démonstration révolutionnaire s’impose pour montrer concrètement le potentiel des ordinateurs quantiques, comme le fait ChatGPT pour l’intelligence artificielle générative. Pour l’instant, il est peu probable que le monde industriel développe des technologies avec toute l’assurance possible, et c’est là que l’estimation des ressources entre en jeu.
« De nombreuses entreprises arriveront trop tard, dit-il. Notre cadre permet aux entreprises de réfléchir aux aspects pratiques de l’informatique quantique, et il leur une donne une idée de la situation globale du domaine et de ce dont elles ont besoin. Il accélère aussi la recherche et le développement des technologies quantiques en général. »
- Vlad Gheorghiu, cofondateur et chef de la direction de softwareQ
M. Mosca mentionne qu’il est difficile de prédire précisément quand les codes de chiffrement les mieux sécurisés seront compromis. Le délai estimé pour qu’un ordinateur quantique suffisamment puissant soit opérationnel varie entre cinq ans (probabilité de 14 %) et dix ans (probabilité de 34 %).
« Il est très risqué de supposer que ça n’arrivera pas, soutient M. Mosca. Nous sommes déjà au point où les ordinateurs quantiques peuvent accomplir des choses que l’informatique classique ne peut tout simplement pas faire. Ce n’était pas le cas il y a cinq ans. »
« Les ordinateurs quantiques sont complexes, et un cadre d’estimation des ressources quantiques n’est pas un outil banal », poursuit-il.
« En raison des algorithmes, de l’entrelacs complexe de techniques, de l’architecture des ordinateurs, des taux d’erreur et des codes de correction de bout en bout, si quelqu’un demande le nombre de qubits physiques nécessaires pour accomplir une certaine tâche, il est difficile de lui répondre sans outil d’estimation. »