Теоретическую возможность квантовых вычислений ввели наш соотечественник Юрий Манин, и американский физик Ричард Фейнман в 1982 году. На сегодняшний момент квантовый компьютер уже не фантастика, а реальный продукт, который можно купить (за очень большие деньги, но все же можно). С их изобретением появились опасения на счет безопасности передачи данных, в частности криптология.
Одной из особенностей нашего времени можно назвать любовь к беспроводным технологиям (даже беспроводные зарядки). Мобильная связь, интернет (от Wi-fi до LTE), спутниковые технологии – все это электромагнитные волны. Они легко измеримы, следовательно, легко перехватываемые. Данную проблему решает шифрование. Но в чем же опасность квантовых вычислений для шифрования. Давайте рассмотрим
Немного теории для понимания
С этим чудом техники без сто грамм знаний основ квантовой механики не разберешься. Но нам в дебри лезть и не стоит. Вот что нам нужно знать:
- Положение или состояние частицы в квантовой механике, всегда можно определить лишь с какой — либо вероятностью
- Принцип суперпозиции – если микрочастица имеет несколько состояний, то она находится сразу во всех состояниях
- Измерение – оказывает необратимое действие на частицу. После измерения суперпозиция исчезает, т.к. теперь мы точно знаем в каком она состоянии, но это измеренное состояние все равно, если так можно выразится, не равняется состоянию до измерения
Принцип суперпозиции в нашем макромире выглядел бы как показано на рисунке с низу. Колба одновременно цела и разбита, рубильник включен и выключен, кот и жив и мертв.
Так почему он быстрее
Радикально квантовые вычисления могут ускорить, например подбор криптографических ключей, используемых при шифровании данных. Правда не забываем, как измерения влияют на суперпозицию, поэтому результат квантовый компьютер даст с какой — либо вероятностью. Но сделав несколько быстрых прогонов, мы все равно получим один истинный ответ, в нашем случае ключ шифрования.
Квантовый компьютер на практике
Главной инженерной проблемой реализации квантового компьютера в «железе», является проблема поддержания суперпозиции. Система постоянно норовит избавиться от неопределенности. Чтобы вы понимали, для взлома SSl (да и в целом что речь шла о борьбе классических компьютеров и квантовых) необходимо 500-1000 кубитов. На данный момент стабильно максимум оперируют с 14-ю. Для серьезных вычислений нужно время, а неопределенность, получается сохранить от наносекунд до в лучшем случае секунд. Можно сказать впереди не паханое поле для ученых, определенно есть куда двигаться.
Что на счет безопасности личных данных
В перспективе для квантового компьютера расшифровка данных вполне по зубам. Представьте, что будет, если расшифровать все банковские операции? Но как всегда любому действию, есть противодействие, старина Ньютон не мог ошибаться.
В ответ приходит квантовое шифрование с парадоксом измерения и пост-квантовая криптология.
Пост-квантовая криптология – это алгоритмы шифрования, благодаря которым, даже расшифровка на квантовом компьютере уйдет уйма времени( пока расшифруют, информация потеряет актуальность).
Квантовое шифрование менее связано с математикой. При попытке прослушивания сигнал искажается. Большой процент помех на линии означает прослушку. Поэтому не сложно предусмотреть базовую логику квантовой передачи – если ключ шифрования передался без помех, но можно передавать данные, если нет либо новый ключ, либо менять канал связи. И к тому времени, когда квантовый компьютер станет былью, квантовая криптология не заставит себя ждать.
Всегда будет спрос на шпионаж, и скорее всего квантовые компьютеры будут для этого применятся. Но благодаря ему можно решить другие полезные задачи: секвенирование ДНК, оптимизация маршрутов транспорта, , предсказание биржевых котировок
