W ostatnich miesiącach w przestrzeni medialnej sporo było mowy o komputerach kwantowych i o tym, jak ich rozwój może doprowadzić do przełamania stosowanych obecnie systemów szyfrowania. Jednakże wiele z krążących w obiegowej opinii informacji może być nazbyt optymistycznych.
Co to jest ten komputer kwantowy?
Komputer kwantowy to rodzaj komputera, który wykorzystuje zjawiska i zasady mechaniki kwantowej do wykonywania obliczeń. W przeciwieństwie do tradycyjnych komputerów, które korzystają z bitów jako podstawowych jednostek informacji (które mogą przyjmować wartość 0 lub 1), komputery kwantowe wykorzystują kubity (kwantowe bity) jako jednostki informacji. Kubity mogą istnieć jednocześnie w różnych stanach, dzięki czemu mogą reprezentować więcej informacji jednocześnie. To zjawisko nazywane jest superpozycją (części osób kojarzącą się pewnie ze słynnym kotem Schrödingera).
Kolejną isotną cechą komputerów kwantowych jest entanglement (splątanie), które pozwala na połączenie dwóch lub więcej kubitów w taki sposób, że zmiany w jednym kubicie mają natychmiastowy wpływ na pozostałe kubity. Dzięki temu komputery kwantowe mogą wykonywać równoległe obliczenia na wielu kombinacjach danych jednocześnie. Mają zatem potencjał do rozwiązania pewnych problemów obliczeniowych znacznie szybciej niż tradycyjne maszyny np. algorytmy kwantowe mogą efektywnie rozwiązywać problemy związane z czynnikowaniem dużych liczb, optymalizacją, symulacją molekularną i analizą dużych zbiorów danych.
Zagrożenia (?)
Główną zaletą komputerów kwantowych, ma być ich ogromna szybkość i moc obliczeniowa. Takie możliwości przydatne byłyby jednak m.in. do łamania algorytmów kryptograficznych, np. zabezpieczających bitcoina. Dzięki temu z łatwością można by przekierowywać cudze transakcje do swojego portfela.
Również inne systemy wykorzystujące algorytmy do szyfrowania i zabezpieczenia systemów informatycznych są zagrożone możliwościami komputerów kwantowych. Nic dziwnego, więc że zaczął się swoisty wyścig państw, które chcą pierwsze zbudować komputer kwantowy z jak największą ilością kubitów. China, USA, czy nawet Polska pracują nad takimi maszynami.
Zagrożenie – ale jeszcze nie teraz
Mimo medialnego entuzjazmu, obecnie działające komputery kwantowe nie są wcale szybsze od obecnie istniejących tradycyjnych maszyn. Obecny rekord wydajności wynosi tylko 127 kubitów, co jest bardzo niską liczbą w porównaniu do 13 mln kubitów wymaganych do przełamania szyfrowania blockchainu bitcoina.
Komputery kwantowe w teorii mogą być niezwykle potężne, ale w praktyce niezwykle trudno je skonstruować. Chociaż obecny postęp technologiczny wydaje się niezwykle szybki, to powstaje pytanie o jego utrzymanie. Rozwój komputerów kwantowych wydaje się krokiem w dobrą stronę, ponieważ zbliżamy się do granic, do których możemy miniaturyzować tradycyjne procesory. Już obecnie są one wielkości nanometrów, ale z prawa fizyki nie pozwalają na ich dalsze zmniejszanie. To „objętościowe” ograniczenie nie dotyczy jednak komputerów kwantowych.
Nadchodząca rewolucja
Wydaje się, że o ile przyszłość należy do komputerów kwantowych, to jednak daleko jeszcze do osiągnięcia takiego stopnia rozwoju tej technologii, aby móc mówić o rewolucji. Trzeba również pamiętać, że choć duża część istniejących zabezpieczeń może być podatna na moc przyszłych komputerów kwantowych, to prace nad technikami szyfrowania również nie stoją w miejscu. Już teraz opracowuje się takie algorytmy, które miałyby być odporne na złamanie przez komputer kwantowy.
Źródła:
https://www.kwantowo.pl/2019/01/17/gdzie-lezy-granica-rozwoju-klasycznych-komputerow/
