ВТОРАЯ КВАНТОВАЯ РЕВОЛЮЦИЯ

В связи с быстрым развитием квантовых компьютеров за этот год, в частности компании D-Wave, которая выпустила 2000-кубитовые компьютеры, стоимостью в 15 миллионов долларов, мы решили рассказать вам про эти компьютеры, способные кардинально изменить мир. Начнем!

Что же такое квантовые компьютеры?

Квантовый компьютер - это вычислительная система с процессором, использующий для вычислений квантовую суперпозицию. Суперпозиция в квантовом мире, это то положение частицы, в котором она может быть в нескольких состояниях одновременно. Объясню как это работает: привычная нам наименьшая единица компьютерной информации - бит, может принимать значения единицы, либо нуля, в отличие от кубита (Qubit) - наименьшей единицей информации в квантовом компьютере, она может быть единицей, нулем или всем вместе одновременно (00, 01, 10, 11). Именно это дает решать многие задачи одновременно (многопоточность)

Благодаря суперпозиции, D-Wave 2000Q может работать в 3600 раз быстрее, чем средний по характеристикам суперкомпьютер. Сложные задачи, которые обычный компьютер может решать годами, квантовый компьютер будет решать за несколько секунд, яркий пример этому, подбор нужного кода или шифра. Квантовые вычисления позволят учёным делать открытия в абсолютно любой сфере наук. Диагностика рака на более ранних этапах, чем на сегодняшний день. Химики смогут генерировать продукты с уникальными свойствами. Метеорологам будет легче предугадывать погоду. Иными словами, наша жизнь может стать намного легче с квантовыми компьютерами.

Во всем есть свои минусы. Из-за такой мощности, квантовые вычисления станут "ядерной бомбой" в сфере кибербезопасности. Если обычный компьютер решает математические задачи последовательно, то есть перебирает варианты друг за другом, то первый делает все вычисления с помощью многопоточности, перебирая нужный вариант за считанные секунды. Это позволит правоохранительным органам расшифровать банковские операции и телефонные переговоры, что обычному компьютеру не под силам.

Получается квантовый компьютер будет вредить человечеству? Нет! Чтобы противостоять этому, придумали методы квантовой криптографии. Идею о защите информации с помощью квантовых объектов (фотонов) впервые предложил Стефан Вейснер в 1970 году. Через десять лет, физики-теоретики Чарльз Беннет и Жиль Брассар, решили использовать положение фотонов для криптографического ключа. А еще через 4 года, в 1984 году, они разработали защищенный протокол BB84.

Носителями информации в протоколе ВВ84 являются фотоны, векторы которых равны 0, 45, 90 и 135 градусам. В отличие от обычных протоколов передачи данных, которые используют математические принципы, метод квантового шифрования использует явления квантовой физики. Работает это так: отправитель задает положение фотонов, после чего, получатель регистрирует их. В основе стоит квантовый принцип неопределённости, когда 2 фотона не могут быть одновременно измерены с нужной точностью. Так, если отправитель и получатель не договорились, какое состояние фотона брать за основу, получатель разрушает сигнал. При попытке злоумышленниками перехватить сигнал, он будет искажен, после чего, в информации не будет смысла.

В этом виде криптографии есть некоторые сложности. Например, отправитель и получатель должны иметь сложную аппаратуру на обоих концах. Или ограничения расстояния для передачи ключа между компьютерами, рекорд которого, - 87 километров. Правда, на скорости 1 байт/c. Но это все решаемые в будущем мелочи, по сравнению с мощностью этих аппаратов.

Комментарии: