En enigma maskine.Foto: University of Manchester (Flickr)
Vejen er stenet for dem, der håber på at bygge kvantecomputere, ifølge en ny rapport fra National Academy of Sciences. Men da disse computere bliver muligt, bør regeringen prioritere forberedelsen til de potentielle konsekvenser, der kan være alvorlige for cybersikkerhed.
Fysiker Richard Feynman første forslag til en quantum computer i 1982, og forskere har udtrykt interesse i, at området engang matematiker Peter Shor er der udviklet en algoritme, der ville køre eksponentielt hurtigere på en quantum computer end en almindelig klassisk computer. I dag, quantum computing er i bevægelse, ud af riget af fysik eksperimenter, og i den kommercielle verden, med både private og offentlige investeringer og fast, fungerende (men rudimentær) kvante-computere, der er tilgængelige for folk at bruge. National Academy of Sciences, har nu frigivet et dokument, der sammenfatter field ‘ s “fremskridt og perspektiver.”
“Udvalget mente ikke, at der grundlæggende årsag til, at en stor, fejltolerant kvante-computer kan ikke være bygget i princippet,” de forfattere, som omfatter en lang liste over Amerikanske fysikere og dataloger, skrev.
Kvante-computere er computer-processorer, der oversætter problemer i sæt af qubits i stedet for klassiske bits. Klassiske bits er kun parametre, der kan være i en af to tilstande: nul eller en. Qubits’ nuller og ettaller, er i stedet kvantetilstande, hvilket betyder, at der i en beregning, kan de findes halvvejs mellem nul og én, indtil de er observeret (tror Schrödingers kat, levende og døde på samme tid, indtil feltet er åbnet). Deres magt kommer af, at kompleksitet, samt deres evne til at fange og gribe ind gennem matematik af kvantemekanik.
Sådan en maskine kunne skubbe grænserne for vores forståelse af fysik. Men det har andre potentielle anvendelser i at skabe mere avanceret kunstig intelligens eller modellering nye molekyler til lægemiddelbehandlinger. Qubits er ikke kun nyttige i processorer—de kan gøre kraftfulde sensorer samt. Disse dage, er det blevet et nationalt sikkerhedsproblem; en kvantecomputer, der kan køre Shor ‘ s algoritme kunne knække public-key kryptografi, der anvendes til at gemme en stor del af vores data.
Rapporten, skrevet af mange af de mest kendte forskere inden, fokuserer på udfordringerne og de potentielle fordele ved en kvante-computer, og sæt forventninger. Efter alt, kvante-computere er en medfødt fejl, hvilket betyder at du ikke nødvendigvis får det endelige svar du ville forvente fra den algoritme, på grund af iboende støj. Fejl-korrektion algoritmer, der kan løse disse problemer, men ville øge beregningen tid, og bør heller ikke forventes i den nærmeste fremtid. Det er svært at indlæse en stor klassisk datasæt i en kvante-tilstand uden quantum RAM. At designe algoritmer, der er svært, og så er debugging en computer, hvis de mellemliggende stadier, kan du ikke se.
En Shor ‘ s algoritme krakning quantum computer er “mere end for et årti off”, måske flere årtier, de bemærker. Snarere end estimat for, hvornår rapporten forfattere foreslået en parameter estimering af kvante computere,’ magt, der er baseret på antallet af qubits og hvor sandsynligt er det at fejl ud. Og at de ikke tror, at det er sandsynligt, at kvante-computere fuldt ud erstatte den klassiske computere—i stedet for, de er beregnet til at forøge klassiske computere.
Men på trods af den spirende state of quantum computing, rapporten advarer om, at det er vigtigt at finde praktisk anvendelse for de støjende maskiner, der nu er til rådighed, for at gøre fremskridt til at ske hurtigere. I mellemtiden, de skriver, at forberedelserne til kvante-computer kryptografiske metoder bør begynde nu, i betragtning af de potentielle risici af en kode krakning maskine.
“Fra biler, fly og til kraftværker—hvis de vil være i drift på mellem 15 og 30 år fra nu, de allerede har brug for at begynde at planlægge en migration mod [quantum-safe] kryptografi,” Michael Osborne, leder af quantum sikker kryptering i IBM Research, der ikke var involveret i den nye rapport, fortalte Gizmodo.
Rapporten advarer om statslige midler til quantum forskning, især i USA, Andre lande, herunder Kina, har begået masser af penge og folk til at udvikle kvanteteknologi. Her i USA, meget af vores quantum science er privat finansieret—men kan ikke give umiddelbare kommercielle fordele. “Hvis kortsigtede kvante-computere er ikke en kommerciel succes, offentlige tilskud kan være afgørende for at forhindre en betydelig nedgang i quantum computing forskning og udvikling,” rapport forfattere, der skriver.
Og du skal tage rapporter som denne alvorligt. “The National Academies of Science er højt respekteret for sin troværdige og objektive rapporter, som denne, om emner af aktuel videnskabelig og teknologisk interesse,”Anne Matsuura, en af rapportens vurderinger og leder af quantum applikationer og arkitektur hos Intel Labs, fortalte Gizmodo.
Den AMERIKANSKE regering tager det alvorligt, ser det ud til. Der er et lovforslag, der har bestået House og stadig sidder i Senatet, som vil indskyde penge i quantum computing industrien.
Men det er klart, at quantum computing ikke går væk. Fortsatte investeringer og forskning kunne lave fejl-rettet quantum computing er en realitet i de næste ti år, og det er tid for dem, der er sårbare over for quantum angreb til at forberede sig.
[NASEM]
Dele Denne Historie