Badanie wpływu modyfikacji danych wejściowych na wydajność programów
kwantowych
1. Proponowany promotor dr. hab. Jarosław Miszczak 2. Miejsce prowadzenia badań
Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej PAN 3. Opis tematu
Słowa kluczowe: analiza algorytmów kwantowych, obliczenia kwantowe, programowanie komputerów kwantowych, błądzenie kwantowe na grafach losowych.
Podczas gdy wzmożone zainteresowanie dziedziną obliczeń kwantowych jest w pełni uzasad-nione nowymi osiągnięciami teoretycznymi, z roku na rok naukowcy odkrywają kolejne ogra-niczenia urządzeń kwantowych. Szereg problemów stwarza rozkład podstawowych operacji, w tym ich aplikacja na sprzęcie o zadanej topologii. Ponadto udowodniono, że algorytmy kwantowe są wrażliwe na zakłócenia, które mogą wpływać na wyniki obliczeń. Zaowocowało to opracowaniem nowej gałęzi obliczeń kwantowych, a mianowicie kwantowej teorii kodów korekcyjnych. Ten aspekt stał się jeszcze bardziej krytyczny, gdy pojawiły się pierwsze ko-mercyjne systemy obliczeń kwantowych. Ponadto w przypadku kwantowych protokołów kryptograficznych wykryto ataki sprzętowe oparte na lukach bezpieczeństwa konwencjonalnej elektroniki. To pokazało, że teoretyczne bezpieczeństwo potwierdzone przez prawa fizyki w idealnym środowisku może doprowadzić do stworzenia protokołów niedostosowanych do pracy w warunkach rzeczywistych.
W ramach prowadzonych badań planowane jest opracowanie metod teoretycznych odpowied-nich do analizy wpływu zmienności programu kwantowego – modyfikacji danych wejścio-wych lub nieprecyzyjnej implementacji algorytmu – na wydajność programów kwantowejścio-wych. Program kwantowy to sekwencja operacji kwantowych i kwantowa reprezentacja danych wej-ściowych, które są wysyłane do procesora kwantowego. W niektórych przypadkach możemy uznać zmianę programu kwantowego jako działanie adwersarza i wówcas można to uznać za atak na procesor kwantowy lub program kwantowy.
Pace prowadzone będą w ramach projektu Wpływ zmiany danych wejściowych i modyfikacji
parametrów algorytmu na wydajność programów kwantowych finansowanego ze środków
Narodowego Centrum Nauki. Więcej informacji na https://miszczak.eu/grants/qprogmods/. 4. Język angielski
5. Dyscyplina naukowa Informatyka techniczna i telekomunikacja
6. Dorobek naukowy i doświadczenie w kształceniu kadry kandydata na promotora w ciągu ostatnich 5 lat (2015-2020)
Publikacje https://scholar.google.com/citations?user=iwyYN7AAAAAJ 1/2
Nadzór projektów badawczych (2015-2020)
• Kierownik projektu Wpływ zmiany danych wejściowych i modyfikacji parametrów
al-gorytmu na wydajność programów kwantowych, Narodowe Centrum Nauki, OPUS,
01.2020-01.2023.
• Członek Komitetu Zarządzającego akcji COST Action CA15220 Quantum
Technolo-gies in Space, European Cooperation in Science and Technology, 10.2016-10.2020.
• Promotor w projekcie Analiza i zastosowanie kwantowego wyszukiwania
przestrzen-nego, Narodowe Centrum Nauki, ETIUDA, 10.2019-09.2020.
• Kierownik projektu Metody tworzenia, modelowania i analizy protokołów w
intersie-ciach kwantowych, Narodowe Centrum Nauki, SONATA, 09.2012-01.2018.
• Promotor w projekcie Wykorzystanie uczenia maszynowego w informatyce kwantowej,
Narodowe Centrum Nauki, ETIUDA, 10.2018-09.2019.
• Kierownik projektu Wykorzystanie modeli pamięci klasycznej i kwantowej do
ekplora-cji sieci kwantowych, MNiSW, Iuventus+, 02.2015-02.2017.
• Promotor w projekcie Metody minimalizacji zaburzeń w algorytmach i protokołach
opartych na błądzeniu kwantowym, Narodowe Centrum Nauki, PRELUDIUM,
07.2014-07.2017. Promowane przewody doktorskie
• M. Ostaszewski, Application of machine learning in quantum computer science, od 2018.
• A. Glos, Application of graph theory in quantum computer science, od 2017.
• P. Sadowski, 2012-2017, Quantum walks: various models and their algorithmic
appli-cations.
7. Informacje o posiadanym zapleczy badawczym
Dostęp do klastra obliczeniowego poprzez infrastrukturę PlGrid, lokalne zasoby obliczenio-we.
8. Określenie możliwości realizacji zgłoszonego tematu również w uczelni zagranicznej (doktorat podwójny) ze wskazaniem promotora zagranicznego zainteresowanego reali-zacją tego samego projektu
Dr M. McGettrick, National University of Ireland – Galway, Irlandia. 9. Oczekiwane wymagania w stosunku do doktoranta
• wyższe wykształcenie na kierunku informatyka, fizyka lub matematyka • umiejętność swobodnego wypowiadania się na piśmie w języku angielskim • znajomość dowolnego języka programowania lub systemu obliczeń
• zainteresowanie mechaniką kwantową
