Все выпуски

[ Switch to English ]

Анализ применимости QUBO-алгоритмов в области информационной безопасности. Достоинства и недостатки

Хубиев К.Ю., Холодов Я.А., Петренко А.
 pdf (357K)

Квадратичная неограниченная бинарная оптимизация (QUBO) зарекомендовала себя в качестве эффективного инструмента для решения NP-трудных задач в области информационной безопасности. В QUBO-формулировке задача описывается в виде квадратичной функции бинарных переменных, минимум которой соответствует оптимальному решению. Такая запись учитывает линейные (индивидуальное влияние) и квадратичные (парные взаимодействия) зависимости. Особенно примечательно, что QUBO-алгоритмы можно имплементировать в квантовые вычислительные устройства на основе отжига, например D-Wave, которые позволяют найти собственное состояние гамильтониана соответствующей модели Изинга посредством квантовых или гибридных алгоритмов. При этом решение QUBO-задачи можно получить и на полностью классической архитектуре. Такие алгоритмы называют квантово вдохновленными, потому что они имитируют физические явления. Примером таких квантово вдохновленных алгоритмов являются симулированный отжиг (Simulated Annealing, SA) и симулированные бифуркации (Simulated Bifurcation, SB). За последние 5–7 лет большое количество работ было посвящено применению QUBO-формулировки для разнообразных задач информационной безопасности, начиная от взлома ключей безопасности до детекции атак, с целью доказать эффективность новых вычислительных парадигм. В данном исследовании мы анализируем эти работы, сгруппировав их по области применения и выделяя архитектурные подходы (квантовая, гибридная, классическая) в каждом сценарии. Мы уделяем внимание тому, как задача была переформулирована в QUBO-постановку или модель Изинга, анализируем ключевые стратегии решения и полученные результаты на оптимальность, масштабируемость, сложность. Мы выделяем основные преимущества и недостатки каждой QUBO-постановки в контексте информационной безопасности и в заключение обсуждаем актуальные задачи и перспективные направления для исследований.

Ключевые слова: информационная безопасность, квантовый отжиг, квантовые вычисления, QUBO
Цитата: Хубиев К.Ю., Холодов Я.А., Петренко А. Анализ применимости QUBO-алгоритмов в области информационной безопасности. Достоинства и недостатки // Компьютерные исследования и моделирование, 2026, т. 18, № 5, с. 1129-1159
Citation in English: Khubiev K.Yu., Kholodov Y.A., Petrenko A. A comprehensive review of common QUBO solvers in the cybersecurity domain. Advantages and disadvantages // Computer Research and Modeling, 2026, vol. 18, no. 5, pp. 1129-1159
DOI: 10.20537/2076-7633-2026-18-5-1129-1159
URL: http://crm.ics.org.ru/journal/article/3774/
Creative Commons License Статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Unported License.

Copyright © 2026 Хубиев К.Ю., Холодов Я.А., Петренко А.

Журнал индексируется в Scopus

Полнотекстовая версия журнала доступна также на сайте научной электронной библиотеки eLIBRARY.RU

Журнал входит в систему  Российского индекса научного цитирования.

Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science

Международная Междисциплинарная Конференция "Математика. Компьютер. Образование"

Международная Междисциплинарная Конференция МАТЕМАТИКА. КОМПЬЮТЕР. ОБРАЗОВАНИЕ.

Website Copyright © 2009–2026 Институт компьютерных исследований