Реклама

Большинство современных алгоритмов шифрования полагается на вычислительную сложность разложения на множители больших чисел, однако недавно ученые объявили о создании квантового компьютера, последующие поколения которого способны отправить подобные схемы шифрования на свалку истории.

В традиционных компьютерах значение бита может быть либо 0, либо 1, а квантовые компьютеры основаны на элементах, называемых «кубитами», которые способны за счет пребывания в состоянии квантовой суперпозиции одновременно хранить оба значения. Для разложения на множители числа 15 обычно требуется порядка 12 кубитов, но исследователи из Массачусетского технологического института и Инсбрукского университета нашли способ сократить количество требуемых кубитов всего до пяти, каждый из которых представлен одиночным атомом.

Самое маленькое число, на котором возможна проверка действенности квантового алгоритма Шора, вычисляющего простые множители, — 15
Источник: Jose-Luis Olivares/MIT

Стабильность системы обеспечивается за счет лазерных импульсов, удерживающих атомы в ионной ловушке. Как утверждается, систему можно масштабировать просто путем добавления атомов и лазеров — таким образом можно построить более крупный и быстрый квантовый компьютер, способный разлагать на множители гораздо большие числа. А это, в свою очередь, ставит под угрозу алгоритмы вроде RSA, которые основаны на разложении больших чисел на множители и которые сегодня используются для защиты банковских карт и не только.

Создание квантового компьютера стало ответом на задачу, поставленную еще в 1994 году, когда профессор МТИ Питер Шор разработал квантовый алгоритм, вычисляющий простые множители большого числа гораздо эффективнее, чем это возможно на классическом компьютере.

«Мы показали, что существует возможность построить квантовый компьютер для выполнения алгоритма Шора так, что для создания более крупной системы будет достаточно просто добавить конструктивных элементов, — подчеркивает Айзек Чуанг, профессор МТИ. — Вероятно, на это понадобится огромная сумма денег, так что вряд ли в скором времени можно будет построить квантовый компьютер, чтобы поставить себе на стол. Однако сегодня это уже в гораздо большей степени инженерная задача, чем проблема теоретической физики».

«Мы уверены, что последующие поколения системы станут легко масштабируемыми, когда наш аппарат сможет захватывать в ловушки больше атомов и получит больше лазерных излучателей для управления импульсами, — продолжил Чуанг. — С точки зрения физики мы не видим препятствий к тому, чтобы это стало возможным».

«Правительствам, пожалуй, не стоит в доступном месте хранить свои секреты под защитой систем шифрования, надежность которых зависит от сложности разложения чисел на множители, — добавляет Чуанг. — Иначе когда появятся квантовые компьютеры, все тайны быстро станут известны противнику».

Купить номер с этой статьей в PDF