Зміст

• Які квантові комп'ютери хороші
• Що означає квантова верховенство для безпеки?
• Питання щодо претензій щодо квантової переваги Google

Минулого тижня дослідники Google стверджували, що досягли "квантової переваги", згідно зі статтею в Financial Times. Папір Google був коротко розміщений на веб-сайті NASA перед тим, як його видалити. У ньому дослідники стверджують, що перемогли найпотужніший класичний суперкомп'ютер сьогодні - Самміт - зі своїм квантовим комп'ютером.

Це те, що називають квантовою перевагою - іншими словами, коли квантовий комп'ютер виявляється швидшим у виконанні задачі, ніж класичний комп'ютер. Згідно з документом, 53-кубітна система Sycamore від Google може виконати цей конкретний розрахунок за три хвилини та 20 секунд. Суперкомп'ютеру Саміту знадобилося б близько 10000 років, щоб виконати ту саму функцію.

Досягнення квантової переваги спочатку було прогнозовано на кінець 2017 року. Однак 72-кубітний комп'ютер Bristlecone (на фото вище) Google виявився надто важким для контролю з достатньою точністю. Натомість прорив відбувається від меншої 53-кубітної системи Sycamore.

Які квантові комп'ютери хороші

На відміну від традиційних комп'ютерів, які працюють на бітах 1 або 0, квантові комп'ютери використовують «кубіти» для зберігання значень. Кубіт або квантовий біт - це дводержавна кванто-механічна система. Він має таємничу властивість - мати можливість одночасно проводити суперпозицію як 1, так і 0 станів. Однак цей стан руйнується після вимірювання.

Квантові комп'ютери побудовані з аналогічними апаратними воротами, ніж класичні комп’ютери, з використаними в математичних функціях еквівалентами NOT та AND. Однак квантові результати є суттєво імовірнісними, тобто вони повинні перевірятись на точність та виправлення помилок. Ви також не можете зазирнути на квантові обчислення частково, не руйнуючи вихід, через суперпозицію.

Суперпозиція та ймовірність - це ключі, які роблять квантові комп'ютери корисними для певних математичних завдань. Збільшення кількості кубітів дозволяє майже миттєво обчислити мільйони можливостей. Використання включає факторинг величезних чисел, обчислення перетворень Фур'є та розв'язання лінійних рівнянь. Квантові комп'ютери за своєю природою дуже спеціалізовані. Вони фактично не корисні для багатьох основних обчислень, які наші кишенькові комп'ютери виконують щодня.

Що означає квантова верховенство для безпеки?

Як не дивно, як звучать квантові комп'ютери, вони мають дуже цікаві програми в певних областях обчислень - особливо тих, що передбачають повторні складні математичні операції, такі як метеорологія, моделювання хімії та фізики та криптографія.

Цей останній часто пугає людей. Квантові комп’ютери можуть працювати відразу через стільки математичних перестановок і, теоретично, забирати частину часу, необхідного для сучасних комп'ютерів, щоб порушити загальні стандарти шифрування. Просто дні чи години, а не кілька разів життя. Одного дня можуть знадобитися нові криптографічні протоколи для дуже чутливої ​​інформації для запобігання злому на квантових комп'ютерах.

Стандарти шифрування повинні будуть покращитись після комерційних квантових комп'ютерів.

Так само подібні алгоритми використовуються на сучасному ринку криптовалют для захисту гаманців та перевірки легітимності транзакцій. Немає ознак того, що навіть комп’ютер Google цілком здатний зламати ці типи шифрування. Однак загроза експоненціального зростання квантових обчислювальних потужностей робить це виразною можливістю в найближчі кілька років.

На щастя, квантові комп'ютери ще дуже далекі від комерційної життєздатності. Вони все ще знаходяться на стадії розробки і набагато частіше їх використовуватимуть для досліджень, ніж зламувати загальнодоступні паролі. Так чи інакше, стандарти шифрування повинні будуть покращитись, щоб стримувати та запобігати злому життєздатності найближчим часом.

Питання щодо претензій щодо квантової переваги Google

Хоча Google заявляє про квантову перевагу як провідний прорив, деякі її конкуренти менш впевнені в достоїнствах цього досягнення. Термін «квантова верховенство» говорить про те, що квантові комп'ютери зараз є більш потужними та корисними, ніж класичні комп’ютери, але це, безумовно, суперечливе твердження.

Даріо Гіл, керівник досліджень IBM (головний конкурент у квантовому обчислювальному просторі), назвав твердження Google "просто неправильними". Гіл зазначає, що дослідження - це лише "лабораторний експеримент, покликаний по суті - і майже напевно виключно - реалізовувати його. дуже конкретна процедура квантового відбору проб без практичних застосувань ». Іншими словами, дослідження Google фокусуються на дуже вузькому типі обчислень, що мало розкриває широкі можливості комп'ютера.

Квантова верховенство - коли квантовий комп'ютер перевершує класичний комп’ютер для даного завдання.

Однак Чад Рігетті, колишній керівник IBM, назвав це оголошення "великим моментом для людей і для науки". Даніель Лідар, професор інженерії з Університету Південної Каліфорнії, зазначив масштаби прориву Google. Компанія зменшила кубітну перешкоду - відомий як «перехресні переговори» - значно знизивши рівень помилок комп’ютера порівняно зі своїм конкурентом.

Це означає, що Google тепер зможе збільшити розмір своїх квантових комп'ютерів завдяки меншим результатам помилок. Більше кубітів з низькою помилкою експоненціально збільшить потужність обробки квантових комп'ютерів, зробивши їх набагато більш життєздатними для складного вирішення проблем. Хоча над програмуванням ще належить зробити набагато більше.

Зрештою, квантові комп'ютери корисні лише для обмеженого набору завдань. Вони дорогі для створення, запуску та програмування. Ця складність означає, що їх дуже часто використовуватимуть лише для дуже конкретних завдань. Хоча, це не зменшує квантову рубіжну версію Google і той факт, що квантові обчислення з кожним роком виглядають все більш життєздатними.