KTU žengia į naują erą: įsigijo kvantinį kompiuterį

Kauno technologijos universiteto Kibernetinio saugumo kompetencijų centre (KTU KSKC) mokslininkai ir studentai nuo šiol galės dirbti su kvantiniu kompiuteriu „SpinQ Gemini Lab“. Tai itin reikšmingas žingsnis – jo dėka bus galima atlikti pažangius mokslinius tyrimus bei rengti specialistus, gebančius dirbti su kvantinėmis sistemomis.

Toks kvantinis kompiuteris – vienas pirmųjų Baltijos šalyse, tad universitetas prisidės ne tik prie Lietuvos, bet ir regiono technologinės pažangos, leis sustiprinti pozicijas aukštųjų technologijų ir inovacijų srityje.

Įsigytas „SpinQ Gemini Lab“ – tai kvantinių skaičiavimų eksperimentinė platforma su 1–3 kubitų NMR kvantiniu kompiuteriu ir integruotu 24 kubitų klasikiniu simuliatoriumi, turinti integruotą valdymo kompiuterį. Jos išskirtinumas – galimybė dirbti ne vien teoriškai, o praktiškai: atlikti darbus nuo kubitų valdymo iki algoritmų vykdymo.

Suteiks naujas galimybes

Pasak KTU KSKC centro vadovo prof. Šarūno Grigaliūno, kibernetinis saugumas juda į erą, kur vien klasikinių metodų nebeužtenka – vis svarbesnės tampa pokvantinės kriptografijos (PQC) ir kvantinio ryšio (QKD) integracijos.

„Šiandien privalome kalbėti apie atsparumo tyrimus ir saugumo inžineriją. „SpinQ Gemini Lab“ leidžia testuoti ir mokyti šiuos principus praktikoje, o ne vien teoriškai, ir kurti realius prototipus su išoriniais įrenginiais. Vienas mūsų tikslų – turėti kibernetinį atsparumą GNSS/GPS trikdžiams (angl. jamming) ir kitiems priešiškiems poveikiams ryšio grandinėje, ypač mobiliose sistemose.

Tyrimų plane numatyta testuoti ryšio pralaidumą ir stabilumą, matuoti našumą bei aptikimo rodiklius, kai atsiranda signalų slopinimas, perkeltas į programinės įrangos (SDR) ryšį ir vertinti, kaip sistema automatiškai persijungia į saugesnį režimą“, – teigia prof. Š. Grigaliūnas.

Jis pabrėžia, kad šio kvantinio kompiuterio teikiamos galimybės bus panaudojamos tobulinant KTU magistrantūros ir Informatikos mokslo krypties doktorantūros studijų programas: studentai ir doktorantai įgis kubitų valdymo, algoritmų simuliavimo, triukšmo analizės ir praktinių prototipų kūrimo žinių ir gebėjimų.

Nuo simuliacijų prie realių pritaikymų

KTU veikiantis KSKC, kuriame veiks kompiuteris, įkurtas ir tobulinamas tam, kad universitetas turėtų savo kontroliuojamą, saugią ir galingą technologinę bazę kibernetinio saugumo tyrimams, incidentų analitikai, eksperimentams ir studijų procesui.

„Kibernetinio saugumo kompetencijų centras nėra vien tik technologinė įranga. Tai ekosistema, kurioje nuo pat pradžių numatyta pilna stebėsena, auditas ir integracija su saugos įrankiais, o debesijos sluoksnyje diegiamos virtualių serverių, tinklų, blokinės ir objektinės saugyklos paslaugos“, – sako Š. Grigaliūnas.

KTU profesoriaus teigimu, centro skaičiavimo platformos pagrindą sudaro universitete veikiantys aukšto našumo skaičiavimo (angl. High-Performance Computing, HPC) sprendimai ir debesija.

Mazgai sujungiami didelio našumo 200 Gbps tinklu, kuris užtikrina mažą vėlinimą ir didelį pralaidumą lygiagrečiam apdorojimui. Šios ir kitos specifikacijos leidžia paversti tyrimus realiais prototipais bei pritaikymais.

„Centre esame atlikę svarbius žingsnius kvantinių technologijų kryptyje. Čia turime 32 kubitų virtualių kvantinių simuliacijų pajėgumą, naudojant CUDA‑Q ir susijusias bibliotekas. HPC yra „variklis“, kuris leidžia greitai atlikti skaičiavimus, treniruoti modelius, apdoroti duomenis ir vykdyti simuliacijas, t. y. modeliuoti kvantines grandines ir triukšmo poveikį, dar prieš jas paleidžiant tikrame kvantiniame kompiuteryje“, – tikina Š. Grigaliūnas.

Pasak jo, kitas logiškas žingsnis tobulinant KTU KSKC buvo pereiti nuo simuliacijų prie realių kubitų valdymo ir matavimo.

„Būtent tada galima pamatyti, koks iš tikrųjų atsiranda „triukšmas“, stabilumas, valdymo paklaidos, dekohorencija. Dėl to įsigijome „SpinQ Gemini Lab – kompaktišką kvantinių skaičiavimų eksperimentinę platformą. Ji suteiks studentams ir tyrėjams realią patirtį – tai ypač svarbu ruošiant specialistus, kurie vėliau dirbs su didesnėmis kvantinėmis sistemomis“, – pasakoja prof. Š. Grigaliūnas.

Papildoma vertė ir viešajam sektoriui bei verslui

KTU Kibernetinio saugumo kompetencijų centre šiuo metu teikiamos moksliniais tyrimais ir ekspertinėmis kompetencijomis grįstos paslaugos ne tik akademinei bendruomenei, bet ir viešajam sektoriui bei verslui. Tad įsigytas kvantinis kompiuteris suteiks galimybes išbandyti naujas technologijas, algoritmus, programinius kodus ar verslo sprendimus nerizikuojant realiomis sistemomis ar duomenimis.

„Centro „AI Sandbox“ paslauga skirta techniniams dirbtinio intelekto (DI) modelių auditams, kurių metu vertinamas modelių atsparumas šališkumui, manipuliacijoms ir kibernetinėms atakoms, taip pat atliekami infrastruktūros saugumo vertinimai“, – teigia Š. Grigaliūnas.

Centras taip pat užtikrina didelių duomenų rinkinių saugų perkėlimą į tyrimų aplinkas, pasitelkiant didelio pralaidumo tinklus. Teikiamos skaitmeninės kriminalistikos paslaugos apima ekspertinius vertinimus elektroninių nusikaltimų srityje, pažangius elektroninių įrodymų rinkimo ir analizės metodus bei praktinius mokymus, paremtus realiais atvejais.

„Be to, organizacijoms teikiamos konsultacijos, orientuotos į DI saugumo strategijų formavimą, incidentų analizę, informacinių technologijų rizikų vertinimą ir prevencinių priemonių planavimą“, – pažymi KTU profesorius.

Pasirinkta strateginė kryptis

KTU jau daugybę metų laikomas geriausiu IT srities studentus ruošiančiu universitetu. Kvantiniai kompiuteriai – IT ateitis, tad kibernetinio atsparumo stiprinimas ir inovacijų kūrimas tiesiogiai dera su KTU vykdomu misijomis grįstu mokslo ir inovacijų programų įgyvendinimu.

„Kryptis, kuria link judame, dera su misijomis grįstu požiūriu: kuriame realiai pritaikomus sprendimus, didinančius kibernetinį atsparumą ir mažinančius duomenų pažeidimų rizikas, taip pat vystome inovatyvius kibernetinio saugumo sprendimus, o kartu – kompetencijų bazę šaliai“, – sako prof. Š. Grigaliūnas.

Prie „SpinQ Gemini Lab“ įsigijimo reikšmingai prisidėjo „Šaulys Foundation“, suteikęs paramą laboratorinei įrangai ir tyrimams, tarp jų – saugaus dronų ryšio tyrimams pasitelkiant kvantines technologijas, o likusią dalį investavo KTU.

„Tokia partnerystė mums labai svarbi – ji leidžia universitetui greičiau pasiekti technologijas, kurios dar vakar buvo nepasiekiamos, o šiandien tampa realiu įrankiu ir mokslui, ir studijoms“, – tikina KTU profesorius Š. Grigaliūnas.