Integruotas tyrimo eksperimentas

I Tikslai

II Teorija: Tyrimo darbo eiga

Integruotas tyrimo eksperimentas sujungia visus ankstesniuose eksperimentuose isgytus iguddzius i visa darbo eiga. Tyrimo procesas prasideda nuo uzduoties formulavimo, pereina per grandines projektavima ir simuliavima, ir baigiasi vykdymu tikroje kvantineje sistemoje.

Tikra kvantine sistema vs simuliatorius

SpinQ Gemini platforma suteikia du veikimo rezimus: tikra kvantine sistema (Real Quantum System) ir kvantini grandiniu simuliatoriu (Quantum Circuit Simulator). Kiekvienas rezimas turi savitu pranasumu ir apribojimu.

Grandines metrikos

Kuriant ir analizuojant kvantines grandines, svarbu ivertinti kelias pagrindines metrikas, kurios lemia grandines sudeguinga ir vykdymo galimybes.

III Interaktyvus grandines konstruktorius

IV Grandines sablonai

V Teorija: Grafine ir programine sasajos

Grafine sasaja (GUI)

SpinQ Gemini programine iranga leidzia konstruoti grandines naudojant grafine sasaja. Vartai tempiami is paletes i grandines diagramas lauka. Sis budas yra intuityvus ir tinkamas mazoms grandinems su keliais vartais.

Programine sasaja (SpinQit SDK)

SpinQit SDK leidzia programuoti kvantines grandines naudojant Python kalba. Sis metodas yra galingesnis — galima naudoti kilpas, salyginius sakinius, parametrizuotas grandines ir hibridini klasikini-kvantini programavima.

VI Kvantinio kodo simuliatorius

VII Tikros kvantines sistemos veikimas

Tikroje kvantineje sistemoje grandine kompiliuojama i fizini impulsu seka, kuri siunuciama i BMR aparatura. Procesas apima kelis etapus:

Triuksmo ir idealiuju rezultatu palyginimas

VIII SpinQ Gemini realizacija

SpinQ Gemini platformoje tyrimo eksperimentas vykdomas dviem etapais: pirma grandine tikrinama simuliatoriuje, paskui vykdoma tikroje BMR sistemoje.

SpinQit kodo pavyzdziai

IX Eksperimento procedura

X Savikontrol

XI Santrauka

XII Programinis pavyzdys ir RQmod alternatyva

Integruotas tyrimo eksperimentas — grandines konstravimas, simuliavimas ir vykdymas tikroje SpinQ Gemini sistemoje — gali būti realizuotas tiek tiesiogiai Python kalboje (SpinQit), tiek deklaratyviai .rqmod aprasyme. RQmod aprašyme tas pats šaltinio failas taip pat fiksuoja audito ir QARS-NI kontekstą — tai naudinga, kai eksperimentas yra edukacinė platesnės kriptografinės rizikos analizės dalis.

Pythonas: pilnas darbo srautas su SpinQit

Pavyzdys parengia Bell pora, paleidžia ja simuliatoriuje ir, esant prisijungimui, tikroje SpinQ Gemini sistemoje. Skaičiuojami fidelity ir TVD vertinimai.

# integrated_run.py — Bell paruosimas ir vykdymas (SpinQit)
from spinqit import Circuit, get_compiler, BasicSimulator
from spinqit.model import H, CX, MEASURE
import math

# 1) Grandine
qc = Circuit(2)
qc.append(H,  [0])
qc.append(CX, [0, 1])
qc.append(MEASURE, [0, 1])

# 2) Lokalus simuliavimas (idealas)
exe = get_compiler("native").compile(qc, 0)
sim = BasicSimulator().run(exe, 2048).counts
print("sim:", sim)

# 3) Vykdymas tikroje sistemoje (jei prisijungta prie SpinQ Gemini)
try:
    from spinqit import NMRBackend
    real = NMRBackend().run(exe, 2048).counts
    print("real:", real)
except Exception as e:
    print("Tikra sistema nepasiekiama:", e)

# 4) Total Variation Distance tarp simuliacijos ir tikru rezultatu
def tvd(p, q, keys):
    return 0.5 * sum(abs(p.get(k, 0) - q.get(k, 0)) for k in keys)

Alternatyva: .rqmod modelis

Integruotas RQmod modelis vienu šaltinio failu apjungia audito sluoksnių aprašymą, QARS-NI vertinimą (Mosca formulę), CBOM įrodymų generavimą ir SpinQ kvantinį eksperimentą. Tinka demonstruoti, kad tas pats šaltinis duoda ir saugumo audito artefaktus, ir kvantinį eksperimentą.

// lab11-integrated.rqmod
audit "lab11-integrated-experiment" {
  targets = ["10.0.0.0/24", "edge.example.lt"]

  layers {
    transit { tls, ssh, dnssec, certs }
    use     { openssl, jwt, hsm, runtime }
    rest    { luks, tde, backups, kms }
  }

  score qars_ni {
    mosca { t_protect="24mo";
            t_data   ="10y";
            t_quantum="96mo" }
  }

  experiment bell_demo {
    qubits  = [q0, q1]
    circuit { h(q0); cx(q0, q1) }
    measure = z_basis
    shots   = 2048
    verify  { fidelity_min = 0.90 }
  }

  backend quantum {
    provider  = spinqit
    emit      = qasm2
    max_width = 2
  }

  constraint {
    max_runtime   = "72h"
    evidence      = signed
    local_changes = forbidden
  }

  output { formats = [json, cbom, pdf, qasm] }
}

resilq-q compile lab11-integrated.rqmod --out build/lab11-integrated
resilq-q run lab11-integrated.rqmod --backend spinqit-basic --out build/lab11-run

Apie RQmod