Wpływ zmiany danych wejściowych i modyfikacji parametrów algorytmu na wydajność programów kwantowych

Chociaż entuzjazm związany z dziedziną informatyki kwantowej jest w pełni uzasadniony nowymi osiągnięciami teoretycznymi, z roku na rok naukowcy odkrywają nowe ograniczenia urządzeń kwantowych. W szczególności dekompozycja operacji unitarnych stwarza szereg problemów, w tym w odniesieniu do sprzętu o stałej topologii. Ponadto wykazano, że algorytmy kwantowe są wrażliwe na zakłócenia, co może wpływać na wyniki obliczeń. Doprowadziło to do powstania nowej gałęzi informatyki kwantowej, a mianowicie teorii kwantowych kodów korekcyjnych. Aspekt ten stał się jeszcze bardziej istotny, gdy pojawiły się pierwsze komercyjne systemy obliczeniowe. Ponadto w przypadku protokołów kryptografii kwantowej odkryto ataki sprzętowe oparte na lukach bezpieczeństwa występujących w konwencjonalnej elektronice. Wykazało to, że bezpieczeństwo teoretyczne potwierdzone prawami fizyki w idealnym środowisku może prowadzić do tworzenia niebezpiecznych protokołów w rzeczywistych zastosowaniach.

Celem niniejszego projektu jest opracowanie metod teoretycznych odpowiednich do analizy wpływu zmian w programie kwantowym – modyfikacji danych wejściowych lub niedokładnej implementacji algorytmu – na wydajność algorytmów kwantowych. W tym kontekście program kwantowy to sekwencja operacji kwantowych oraz kwantowa reprezentacja danych wejściowych, które są przesyłane do procesora kwantowego. W niektórych przypadkach zmianę programu kwantowego można uznać za działanie podmiotu o złych zamiarach, a w takim scenariuszu można ją traktować jako atak na procesor kwantowy lub program kwantowy.