本文根據(jù)NICT成果發(fā)布編譯整理而成。
日本的信息通信研究機構(gòu)（NICT）、慶應義塾大學、三菱日聯(lián)金融集團（MUFG）及瑞穗金融集團（MHFG）組成的研究團隊，在IBM Q Hub at Keio University所在的慶應義塾大學量子計算中心（KQCC）利用量子計算機IBM Quantum成功解答了小規(guī)模離散對數(shù)問題。
離散對數(shù)問題是非常重要的問題，是支撐現(xiàn)代信息社會的密碼技術安全的基礎之一，了解能用量子計算機解答的離散對數(shù)問題的規(guī)模是一項重要課題。另外，離散對數(shù)問題可以做實驗的量子程序的選擇范圍很廣，此次的實驗是基于初步研究、即是否適用于將來預測密碼威脅的量子計算機實驗而實施的。
為確保量子計算機時代的密碼安全，此次研究團隊針對通過離散對數(shù)問題確保安全性的密碼方式的破解時間評估，編寫了了離散對數(shù)問題專用肖爾算法的程序，由此，利用量子計算機解答離散對數(shù)問題的實驗全球首次取得了成功。
圖1：此次研究的關于密碼破解時間預測的成果圖
在此次的實驗中，NICT設計好實驗用量子程序后，慶應大學、MUFG和MHFG針對超導量子計算機IBM Quantum提高了程序效率，并在IBM Quantum實機上進行了實驗。通過共同對輸出結(jié)果進行研究，確認解答了問題。
在實驗中，研究團隊針對離散對數(shù)問題的一些例題，面向量子計算機進行編程，調(diào)查了程序規(guī)模達到多大程度才能利用量子計算機解答問題。圖2按規(guī)模大小列出了實驗的程序，總結(jié)了利用量子計算機實機做實驗的結(jié)果。執(zhí)行此次實驗中規(guī)模最小的量子程序①時，量子計算機輸出了非常好的結(jié)果，但規(guī)模更大的程序②和③并沒有輸出良好的結(jié)果。
因此得出了以下結(jié)論：可利用現(xiàn)有技術解答的量子程序的規(guī)模介于圖中的①和②之間。這是首次利用量子計算機實機解答離散對數(shù)問題。另外，對程序②的輸出結(jié)果進行驗證后得出的結(jié)論是，如果能把程序規(guī)模改小一些，還是有可能解出來的。
圖2：解答離散對數(shù)問題的量子計算機程序的規(guī)模與實驗結(jié)果
