Eine enigma-Maschine.Foto: University of Manchester (Flickr)
Der Weg vor uns ist steinig, für diejenigen, die hoffen zu bauen, Quanten-Computer, nach einem neuen Bericht von der Nationalen Akademie der Wissenschaften. Aber als diese Computer werden möglich, sollte die Regierung priorisiert die Vorbereitung für die möglichen Konsequenzen, das könnte schlimme für cybersecurity.
Der Physiker Richard Feynman zum ersten mal vorgeschlagen, einen Quantencomputer im Jahr 1982, und Wissenschaftler bekundeten mehr Interesse in das Feld, sobald der Mathematiker Peter Shor hat einen Algorithmus entwickelt, der würde laufen exponentiell schneller auf einem Quanten-computer, als eine normale klassische computer. Heute, quantum-computing-Bewegung ist aus dem Bereich von Physik-Experimenten und in die Welt der Wirtschaft, mit privaten und öffentlichen Sektor, Investitionen und echte, funktionierende (aber rudimentär) Quanten-Computer für Menschen zu verwenden. Die Nationale Akademie der Wissenschaften hat jetzt ein Dokument veröffentlicht, fasst das Feld “Fortschritt und Perspektiven.”
“Der Ausschuss sah keinen Grund für einen großen, fehlertoleranten Quantencomputer könnte nicht gebaut werden, im Prinzip,” die Autoren, die aus einer langen Liste amerikanischer Physiker und computer-Wissenschaftler, schrieb.
Quanten-Computer sind computer-Prozessoren, dass die übersetzen Probleme in Mengen von qubits, anstelle von klassischen bits. Klassischen bits sind nur switches, die können in einem der zwei Zustände: null oder eins. Qubits’ Nullen und Einsen sind, anstatt Quanten-Staaten, was bedeutet, dass während einer Berechnung, können Sie existieren teilweise zwischen null und eins, bis Sie beobachtet werden (denke mal Schrödingers Katze lebendig und tot gleichzeitig, bis die box geöffnet wird). Ihre macht kommt aus, dass die Komplexität, sowie Ihrer Fähigkeit, miteinander zu verschränken und beeinflussen durch die Mathematik der Quantenmechanik.
Eine solche Maschine könnte die Grenzen unseres Verständnisses der Physik. Aber es hat andere mögliche Anwendungen in der Schaffung von mehr fortschrittliche künstliche Intelligenz oder die Modellierung neuer Moleküle für medikamentöse Therapien. Qubits sind nicht nur nützlich, in der Prozessoren—können Sie leistungsfähige sensoren als gut. In diesen Tagen, es hat sich zu einer Frage der nationalen Sicherheit; ein Quanten-computer laufen können, Shor ‘ s Algorithmus knacken konnten, die public-key-Kryptographie verwendet, um zu speichern viel von unseren Daten.
Der Bericht, geschrieben von vielen der bekanntesten Wissenschaftler in dem Bereich, konzentriert sich auf die Herausforderungen und die möglichen Vorteile eines Quanten-Computers, und setzt die Erwartungen. Nachdem alle, Quanten-Computer sind von Natur aus fehleranfällig, so dass Sie nicht unbedingt die Letzte Antwort, die Sie erwarten würden, von der Algorithmus aufgrund von intrinsischen Rauschen. Fehler-Korrektur-Algorithmus könnte diese Probleme lösen, würde aber erhöht die Rechenzeit und sollte nicht erwartet werden, dass in der nahen Zukunft. Es ist schwer zu laden, großen Klassik-datasets in einem Quanten-Zustand, ohne Quanten-RAM. Die Gestaltung der algorithmen ist schwer, und so ist debugging ein computer, dessen Zwischenstufen kann man nicht sehen.
Ein Shor ‘ s Algorithmus-Crack quantum computer “mehr als ein Jahrzehnt aus,” vielleicht in einigen Jahrzehnten, Sie beachten. Anstatt zu schätzen, wenn der Bericht Autoren vorgeschlagen, eine Metrische Schätzung der Quanten-Computer ” macht, basierend auf der Anzahl der qubits und wie wahrscheinlich Sie sind, um Fehler aus. Und Sie denken, es ist nicht wahrscheinlich, dass die Quanten-Computern wird voll ersetzen klassische Computer—statt, Sie sind dazu da zu ergänzen, die klassischen Computer.
Aber trotz dem im entstehen begriffenen Zustand der Quanten-computing, warnt der Bericht, dass es wichtig ist, um praktische Anwendungen für die lauten Maschinen stehen nun zur Verfügung, um Fortschritte schneller passieren. Mittlerweile, Sie schreiben, dass die Vorbereitungen für die Quanten-sichere kryptographische Verfahren sollten beginnen nun, angesichts der potenziellen Gefahren, die von einem code-cracking-Maschine.
“Aus Autos, Flugzeuge, Kraftwerke, wenn Sie in Betrieb genommen wird 15 bis 30 Jahre ab jetzt, Sie müssen bereits zu Beginn der Planung einer migration in Richtung [quantum-safe] Kryptographie”, Michael Osborne, manager des quantum sichere Kryptographie in der IBM Forschung, die nicht in den neuen Bericht, sagte Gizmodo.
Warnt der Bericht über den Stand der Finanzierung in Quanten-Forschung, vor allem in den USA in Anderen Ländern, einschließlich China, haben sich verpflichtet, viel Geld und Leute, um die Entwicklung von quantum technologies. Hier in den USA, viel von unserer Wissenschaft in der Quantenphysik ist privat finanziert—aber möglicherweise keine unmittelbaren kommerziellen nutzen. “Wenn in der Nähe-Begriff Quanten-Computer sind nicht kommerziell erfolgreich, Staatliche Förderung kann entscheidend sein, um zu verhindern, dass ein deutlicher Rückgang im Bereich der Quanten-computing, Forschung und Entwicklung,” die berichtsautoren schreiben.
Und sollte man solche Berichte ernst. “Der National Academies of Science ist hoch angesehen für seine glaubwürdige und Objektive Berichte, wie dieser, auf Themen der aktuellen wissenschaftlichen und technologischen Interesse,”Anne Matsuura, der den Bericht der Gutachter und Leiter der quantum-Anwendungen und-Architektur bei Intel Labs, sagte Gizmodo.
Die US-Regierung nimmt Sie ernst, wie es scheint. Es gibt eine Rechnung, die an dem Haus vorbei und noch immer sitzen in den Senat, die Spritzen würde Geld in die Quanten-computing-Industrie.
Aber es ist klar, dass Quanten-computing ist nicht Weg. Weiteren Investitionen und Forschung kann Fehler behoben quantencomputing eine Realität in den nächsten zehn Jahren—und es ist Zeit für diejenigen, die anfällig für quantum Angriffe vorzubereiten.
[NASEM]
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