Obsah

• Aké kvantové počítače sú dobré
• Čo znamená kvantová nadradenosť pre bezpečnosť?
• Otázky týkajúce sa kvantových nárokov spoločnosti Google na nadradenosť

Minulý týždeň vedci spoločnosti Google tvrdili, že dosiahli „kvantovú nadradenosť“, podľa článku v Peňažné časy, Papier spoločnosti Google bol pred odstránením krátko uverejnený na webových stránkach NASA. Vedci tvrdia, že prekonali dnešný najmocnejší klasický superpočítač - nazývaný Summit - s vlastným kvantovým počítačom.

Toto je známe ako kvantová nadradenosť - inými slovami, keď sa kvantový počítač pri danej úlohe preukáže rýchlejšie ako klasický počítač. Podľa článku dokáže systém Sycamore spoločnosti 53-bitový model Google dokončiť tento konkrétny výpočet za tri minúty a 20 sekúnd. Superpočítač Summitu bude trvať približne 10 000 rokov, kým dokončí rovnakú funkciu.

Dosiahnutie kvantovej nadradenosti bolo spočiatku predpovedané na koniec roku 2017. Avšak počítač spoločnosti Bristlecone s veľkosťou 72 bitov (na obrázku vyššie) sa ukázal byť príliš tvrdý na kontrolu s dostatočnou presnosťou. Namiesto toho prielom pochádza z menšieho 53-bitového systému Sycamore.

Aké kvantové počítače sú dobré

Na rozdiel od tradičných počítačov, ktoré pracujú s bitmi 1 alebo 0, kvantové počítače používajú na ukladanie hodnôt „qubity“. Qubit alebo kvantový bit je kvantovo-mechanický systém s dvoma stavmi. Má záhadnú vlastnosť, že dokáže držať superpozíciu 1 a 0 štátov naraz. Po meraní sa však tento stav zrúti.

Kvantové počítače sú postavené s podobnými hardvérovými bránami ako klasické počítače, pričom ekvivalenty NOT a AND sa používajú na matematické funkcie. Kvantové výstupy sú však skutočne pravdepodobnostné, čo znamená, že je potrebné skontrolovať ich presnosť a opraviť chyby. Tiež nemôžete nahliadnuť do kvantového výpočtu čiastočne bez toho, aby ste zničili výstup kvôli superpozícii.

Superpozícia a pravdepodobnosť sú kľúče, vďaka ktorým sú kvantové počítače užitočné pre určité matematické úlohy. Zvýšenie počtu qubitov umožňuje takmer okamžite vypočítať milióny možností. Využitie zahŕňa faktoring obrovské čísla, výpočet Fourierovej transformácie a riešenie lineárnych rovníc. Kvantové počítače sú svojou povahou veľmi špecializované. V skutočnosti nie sú dobré pre mnohé základné výpočty, ktoré naše vreckové počítače vykonávajú každý deň.

Čo znamená kvantová nadradenosť pre bezpečnosť?

Rovnako zvláštne, ako zvuk kvantových počítačov, majú niektoré veľmi zaujímavé aplikácie v určitých oblastiach výpočtovej techniky - najmä tie, ktoré zahŕňajú opakované a zložité matematické operácie, ako je meteorológia, modelovacia chémia a fyzika a kryptografia.

Ten posledný často straší ľudí. Kvantové počítače dokážu naraziť toľko matematických permutácií a teoreticky zaberú zlomok času, ktorý súčasné počítače potrebujú na prelomenie bežných štandardov šifrovania. Iba dni alebo hodiny, nie viacnásobné životnosti. Nové kryptografické protokoly môžu byť jedného dňa potrebné pre veľmi citlivé informácie, aby sa zabránilo praskaniu kvantovými počítačmi.

Normy šifrovania sa budú musieť zlepšiť v dôsledku komerčných kvantových počítačov.

Podobne sa na súčasnom trhu kryptomeny používajú podobné algoritmy na zabezpečenie peňaženky a overenie legitimity transakcií. Nič nenasvedčuje tomu, že dokonca aj počítač spoločnosti Google dokáže tieto typy šifrovania crackovať. Vzhľadom na hrozbu exponenciálneho rastu kvantového výpočtového výkonu je to v nasledujúcich rokoch jednoznačná možnosť.

Kvantové počítače sú našťastie ešte z obchodného hľadiska životaschopné. Sú stále vo fáze vývoja a je oveľa pravdepodobnejšie, že sa na výskum použijú ako na porušenie verejných hesiel. V každom prípade sa budú musieť štandardy šifrovania zlepšiť, aby sa v blízkej budúcnosti zabránilo a zabránilo životaschopnosti.

Otázky týkajúce sa kvantových nárokov spoločnosti Google na nadradenosť

Aj keď spoločnosť Google tvrdí, že kvantová nadradenosť je hlavným prielomom, niektorí zo svojich súperov sú menej presvedčení o výhodách úspechu. Termín „kvantová nadradenosť“ naznačuje, že kvantové počítače sú teraz výkonnejšie a užitočnejšie ako klasické počítače, ale toto je určite sporné tvrdenie.

Dario Gil, vedúci výskumu v IBM (hlavný súper v kvantovom výpočtovom priestore), označil tvrdenia spoločnosti Google za „proste zlé“. Gil poznamenáva, že výskum je iba „laboratórny experiment navrhnutý tak, aby v podstate - a takmer určite výlučne - vykonával jeden“ veľmi špecifický postup kvantového vzorkovania bez praktických aplikácií. “Inými slovami, výskum spoločnosti Google sa zameriava na veľmi úzky typ výpočtovej techniky, ktorý odhaľuje len málo o širších možnostiach počítača.

Kvantová nadradenosť - keď kvantový počítač predčí klasický počítač pre danú úlohu.

Chad Rigetti, bývalý výkonný pracovník spoločnosti IBM, však vyhlásil toto oznámenie za „veľký okamih pre ľudí a pre vedu“. Daniel Lidar, inžiniersky profesor na University of Southern California, zaznamenal rozsah prielomu spoločnosti Google. Spoločnosť znížila počet zásahov do kmitočtov - známy ako „crosstalk“ - výrazne znížila chybovosť počítača v porovnaní s konkurenciou.

Dôsledkom je, že spoločnosť Google bude teraz schopná zväčšiť veľkosť svojich kvantových počítačov vďaka nižším výsledkom chýb. Viac qubitov s nízkou chybou exponenciálne zvýši výkon spracovania kvantových počítačov, vďaka čomu budú oveľa komplexnejšie na riešenie komplexných problémov. Aj keď je ešte veľa práce na programovateľnosti.

Kvantové počítače sú v konečnom dôsledku užitočné iba pre obmedzené množstvo úloh. Sú drahé na zostavenie, spustenie a programovanie. Táto zložitosť znamená, že sa budú pravdepodobne používať len veľmi zriedka na veľmi špecifické úlohy. To však neznižuje míľnik kvantovej nadradenosti spoločnosti Google a skutočnosť, že kvantové výpočty vyzerajú stále viac a viac životaschopne.