Kvanttitietokoneet voivat aiheuttaa ennennäkemättömiä häiriöitä sekä hyvillä että huonoilla tavoilla tietomme suojaavan salauksen murtamisesta joidenkin kemian vaikeimpien pulmien ratkaisemiseen. Uusi tutkimus on antanut meille enemmän selvyyttä siitä, milloin se voi tapahtua.
Nykyaikaiset salausjärjestelmät perustuvat pirun vaikeisiin matemaattisiin ongelmiin, joiden murtamiseen kuluisi jopa suurimpia supertietokoneita vuosisatoja. Mutta kvanttitietokoneen ainutlaatuiset ominaisuudet tarkoittavat, että riittävällä koolla ja teholla nämä ongelmat yksinkertaistuvat, mikä tekee nykyisestä salauksesta hyödytöntä.
Se on suuri ongelma kyberturvallisuudelle, ja se asettaa myös suuren haasteen kryptovaluutoille, jotka käyttävät salausavaimia tapahtumien turvaamiseen. Jos joku voisi murtaa esimerkiksi Bitcoinin käyttämän taustalla olevan salausjärjestelmän, hän voisi väärentää nämä avaimet ja muuttaa liiketoimia kolikoiden varastamiseksi tai muuhun petolliseen toimintaan.
Tämä vaatisi paljon suurempia kvanttitietokoneita kuin meillä on nykyään, mutta tarkalleen kuinka suuria on epäselvä. Brittiläisen startup-yrityksen Universal Quantumin tutkijoiden uusi AVS Quantum Science -artikkeli on selvittänyt, että Bitcoinin murtamiseen tarvitaan 317–1,9 miljardin kubitin kone.
Kubittien valikoima on laaja, koska tapahtumat ovat haavoittuvia vaihtelevan ikkunan sisällä. Tämä on silloin, kun ne odottavat käsittelyä, mikä kestää tavallisesti kymmenestä minuutista tuntiin. Tämän asteikon alemmalla tasolla oleva kvanttitietokone pystyisi poimimaan joitakin tapahtumia, mutta vain 1,9 miljardia kubittia takaa, että voit kohdistaa ne kaikkiin. Joskus transaktioiden läpivienti voi kestää jopa vuorokauden, jolloin tutkijat laskivat, että tarvitset vain 13 miljoonaa.
On tärkeää huomata, että nämä luvut liittyvät tietyntyyppiseen kvanttitietokoneeseen. Asiat, kuten kuinka kauan yhden toimenpiteen suorittaminen kestää tai kuinka paljon virheitä hiipii laskelmiin, voivat vaihdella merkittävästi riippuen kvanttitietokoneen rakentamiseen käytetystä laitteistotyypistä, ja näillä tekijöillä voi olla suuri vaikutus vaadittavien kubittien määrään. .
Tämän kiertämiseksi tutkijat loivat työkalun, joka ottaa nämä laitteiston ominaisuudet huomioon laskeessaan, kuinka suuri laite tarvittiin tiettyyn ongelmaan. Yllä olevat luvut liittyvät koneeseen, jonka toimintaajat ovat mikrosekuntia, mikä on tyypillistä Googlen ja IBM:n rakentamille suprajohtaville kvanttitietokoneille.
Universal Quantumin, IonQ:n ja Honeywellin suosimien loukkuun jääneiden ionilaitteiden toiminta-ajat ovat lähempänä 235 mikrosekuntia. Niille, jotka luottavat piikubitteihin, ajat voivat hiipiä millisekunteihin, mikä voi merkittävästi lisätä tarvittavien kubittien määrää.
Tutkijat tutkivat myös toista ongelmaa, jossa kvanttitietokoneiden odotetaan puhaltavan tavanomaisia tietokoneita pois vedestä: molekyylien simulointia. Pienenkin hiukkasmäärän välisten vuorovaikutusten laskemisen valtava monimutkaisuus tarkoittaa, että suurin osa kemian mallintamisesta perustuu approksimaatioihin, ja jopa nämä vaativat supertietokoneita. Mutta kvanttitietokoneita hallitsevat samat säännöt kuin atomeja ja molekyylejä, joten riittävällä määrällä kubitteja niiden pitäisi pystyä suorittamaan tarkkoja simulaatioita kohtuullisessa ajassa.
Yksi lupaava kohde tällaiselle mallinnukselle on FeMoco-molekyyli, jota jotkut kasvit ja mikro-organismit käyttävät sitomaan typpeä ilmasta. Sen toiminnan ymmärtäminen voi johtaa valtaviin tehokkuushyötyihin lannoitteiden tuotannossa, alalla, joka käyttää tällä hetkellä kaksi prosenttia maailman energiahuollosta.
Perinteiset tietokoneet eivät pysty simuloimaan molekyyliä, mutta tutkijat havaitsivat, että suprajohtava laite voisi ratkaista laskelmat 10 päivässä käyttämällä vain 7,5 miljoonaa kubittia. Samalla määrällä kubitteja loukkuun jäänyt ionilaite kestäisi 2 450 päivää, mikä ei todennäköisesti ole käytännöllistä, mutta voit saavuttaa 10 päivän läpimenon 600 miljoonan kubitin koneella.
Universal Quantumin kohdistamassa erityisessä suunnittelussa on kuitenkin yksi temppu hihassaan. Suprajohtavat kubitit voivat puhua vain suoraan naapureilleen, ja mikä tahansa pitkän kantaman viestintä vaatii ketjuja viestejä välittävistä vuorovaikutuksista, jotka voivat imeä paljon toimintoja. Sitä vastoin loukkuun jääneet ionitietokoneet pystyvät fyysisesti siirtämään kubittejaan ympäriinsä, jotta ne voivat olla suoraan vuorovaikutuksessa paljon suurempia matkoja.
Tämä vähentää tarvittavien toimintojen määrää, minkä pitäisi puolestaan vähentää tarvittavien kubittien määrää. Vielä tärkeämpää on, että se voisi avata oven uusille virheenkorjausmenetelmille, jotka voisivat olla huomattavasti tehokkaampia kuin suprajohtavissa laitteissa käytetyt.
Joka tapauksessa tutkimus viittaa siihen, että sekä Bitcoinin murtaminen että typen kiinnittymisen ratkaiseminen ovat todennäköisesti vielä kaukana. Ja mikä vielä tärkeämpää, se osoittaa, että skaalautuvuus tulee olemaan erittäin tärkeää kvanttitietokoneille, erityisesti loukkuun jääneisiin ioneihin perustuville tietokoneille, jotka todennäköisesti tarvitsevat huomattavasti enemmän kubitteja kuin suprajohtavat kilpailijansa.
Kuvan luotto: Darwin Laganzon Pixabaystä
Etsitkö tapoja pysyä muutoksen edellä? Ajattele uudelleen, mikä on mahdollista.Liity erittäin kuratoituun, eksklusiiviseen 80 johtajan joukkoon Singularityn lippulaiva Executive Program (EP) -ohjelmaan, joka on viisipäiväinen, täysin mukaansatempaava johtajuuden muutosohjelma, joka häiritsee olemassa olevia ajattelutapoja. Löydä uusi ajattelutapa, työkalut ja futuristitovereiden verkosto, jotka ovat sitoutuneet löytämään ratkaisuja maailman nopeaan muutokseen. Napsauta tätä saadaksesi lisätietoja ja hakeaksesi jo tänään!
