Prelom v oblasti kvantových počítačov sľubuje neprelomiteľné zabezpečenie. Vedci vygenerovali skutočne náhodné čísla
Výskumníci v novej štúdii predstavujú prelomový objav "certifikovanej náhodnosti".
Výskumníci z University of Texas at Austin vo svojej novej štúdii priniesli prelomový objav, ktorý posunie vpred oblasť kvantovej výpočtovej techniky.
Kvantové počítače sa od klasických počítačov líšia tým, že kvantový bit môže existovať v takzvanej superpozícii. V prípade klasických počítačov bit funguje v binárnej sústave, to znamená, že v jeden moment môže mať hodnotu buď 0 alebo 1. Kvantový bit, takzvaný qubit, môže existovať v jednom momente v oboch stavoch naraz, teda v kvantovej superpozícii. Táto vlastnosť mnohonásobne zvyšuje výkon kvantového počítača oproti klasickým počítačom.
Nový objav by mohol nájsť uplatnenie v oblasti kryptografie, férovosti a súkromia. Autori štúdie pracovali s kvantovým počítačom, ktorý obsahoval 56 qubitov. Po prvýkrát sa im podarilo experimentálne dokázať “certifikovanú náhodu”. Ide o spôsob generovania náhodných čísel, ktoré sú skutočne náhodné. V prípade štúdie kvantový počítač vygeneroval sériu náhodných čísel a následne superpočítač potvrdil, že sú skutočne náhodné a práve generované. Autori štúdie vysvetľujú, že vďaka tomuto objavu sa posúvame bližšie k využitiu kvantových počítačov na úlohy, ktoré nevieme dosiahnuť pomocou klasických metód.
“Keď som po prvýkrát predniesol môj protokol pre získanie certifikovanej náhody v roku 2018, nevedel som, ako dlho budem musieť čakať, kým sa mi podarí ho experimentálne demonštrovať. Novú štúdiu sme stavali na základe pôvodného protokolu, no išlo len o prvý krok vpred k tomu, aby kvantové počítače generovali certifikované náhodné čísla pre kryptografické účely,” Hovorí Scott Aaronson, jeden z autorov štúdie.
Prvé certifikované náhodné čísla
Kvantové počítače už preukázali, že majú výpočtovú silu oveľa väčšiu, ako aj tie najvýkonnejšie superpočítače na svete. Minulý rok sa objavili výskumy od Google a Quantinuum, ktoré dokázali na kvantovom počítači vykonať úlohy, ktoré sú nemožné na existujúcich superpočítačoch. Aj napriek tomuto úspechu bolo mimoriadne náročné vykonať na súčasných prototypoch kvantových počítačov nejakú praktickú úlohu.
Klasické počítače nedokážu generovať skutočné náhodné čísla. Využívajú hardvérový generátor náhodných čísel, no existuje šanca, že sa útočník môže k tomuto hardvéru dostať a vygenerovať nenáhodné čísla. Tým prelomí napríklad šifrovanú správu. Teoreticky, ak by sa dostal ku kvantovému počítaču, šifru neprelomí, lebo nedokáže vygenerovať presne rovnakú sekvenciu skutočne náhodných čísel.
Neprehliadni
V rámci experimentu výskumníci vykonali dva kroky. Prvý krok je dať kvantovému počítaču úlohy, ktoré musí rýchlo vyriešiť. Ide o úlohy, ktoré nedokáže rýchlo vyriešiť ani najvýkonnejší superpočítač. Kvantový počítač ich dokáže vyriešiť tým, že náhodne vyberie jedno z mnohých možných riešení.
Následne v druhom kroku overili náhodnosť kvantového počítača tým, že použili klasický superpočítač.
“Naša práca predstavuje významný míľnik v oblasti kvantovej výpočtovej technológie. Podarilo sa nám demonštrovať riešenie problému zo skutočného sveta pomocou kvantového počítača. Ten zvládol úlohu, ktorá je momentálne mimo schopností dnešných klasických superpočítačov,” hovorí spoluautor štúdie Marco Pistoia.
Certifikovaná náhoda demonštruje obrovský výkon kvantových zariadení. Zároveň ale predstavuje nový štandard pre robustnú kvantovú bezpečnosť. Zároveň autori štúdie veria, že táto technológia umožní svetu vytvárať presnejšie simulácie, napríklad v odvetví financií, výroby a iných sfér.
Výskum kvantových počítačov
Výskumníci aj naďalej pokračujú vo výskume a vývoji kvantových počítačov. Jedným z tímov sú vedci z MIT, ktorí nedávno vyvinuli systém, ktorý posúva kvantové počítače na novú úroveň.
Kvantový počítač sa rovnako ako klasické počítače skladá z oddelených, no prepojených komponentov, ktoré musia spolupracovať. V tomto smere je to podobné ako pamäť RAM alebo klasický procesor na matičnej doske. Kvantový počítač sa má skladať z viacerých kvantových procesorov, ktoré musia medzi sebou zdieľať kvantové informácie.
Ako vysvetľujú výskumníci z MIT, momentálne existuje spôsob, ako prepojiť supervodivé kvantové procesory, no toto prepojenie je skôr “od boda k bodu”. Na prepojenie viacerých procesorov sa vyžaduje niekoľko transferov medzi jednotlivými sieťovými uzlami. Problém je, že každý ďalší transfer zvyšuje riziko chyby. Viac sa o tom dočítaš v našom článku.
Komentáre