"Технология - полезный слуга, но опасный мастер." - Кристиан Лоус Ланге.
Представьте себе мир, где системы шифрования электронной почты или безопасной передачи данных, которые кажутся неуязвимыми, могут быть взломаны с помощью квантовых вычислений.
Квантовые вычисления (КВ) - это быстро развивающаяся область. Например, ранее в этом году компания Google построила крупнейший чип квантовых вычислений - 72-килобайтный процессор.
Но в чем заключается основная философия КК?
Частица в квантовом мире
В реальном мире объект может находиться в одном из всех вероятных состояний, он может иметь разную энергию или двигаться с разной скоростью.
Но в квантовом мире существует концепция суперпозиции, когда частица может существовать во всех возможных состояниях положения, скорости или энергии в одно и то же время. Таким образом, результаты являются неопределенными и должны быть рассчитаны с точки зрения вероятности.
Квантовая механика (КМ) является запутанной темой для многих. Согласно КМ, частица может находиться в двух и более местах одновременно, и это называется ее квантовым состоянием. Каждое квантовое состояние может быть представлено как сумма двух или более других отдельных состояний.
Чтобы лучше понять это, возьмите пример из области квантовой обработки информации. В этом секторе вместо классических битов используются кубиты. Кубит "живет" в состоянии суперпозиции, возможной комбинации основных состояний, |0> и |1>.
В отличие от классического бита, который может находиться только в состоянии, соответствующем 0 или состоянии, соответствующем 1, кубит может находиться в суперпозиции обоих состояний. Это означает, что вероятность измерения 0 или 1 для квита в целом составляет не 0% или 100%, а что-то среднее между ними. Поэтому многократные измерения, сделанные в кубитах в одинаковых состояниях, не всегда давали бы один и тот же результат.
Другой парадокс касается хронологического порядка, в котором происходят два или более событий. У нас два события: "A происходит до B" и "B происходит до A", и согласно КМ можно доказать, что оба события могут произойти в первую очередь вероятностным образом.
Ричард Фейнман, важный участник квантовой теории, сказал: "Природа есть квант, черт возьми! Так что, если мы хотим имитировать это, нам нужен квантовый компьютер."
Это подводит нас к вопросу - может ли квантовая механика действительно повлиять на наше будущее?
Криптография и технология блокчейн
Для обеспечения безопасной связи или частного хранения данных организации или отдельные лица должны сделать свои данные нечитаемыми и недоступными для других пользователей. Это привело к тому, что концепция криптографии рассматривается в качестве основной технологии для этой цели.
Криптография - это процесс преобразования данных в закодированное сообщение, который скрывает исходное сообщение, а затем позволяет получателю преобразовать его обратно в исходного отправителя.
Эта техника восходит к древним, с первого документально подтвержденного использования начиная с 1900 года до н.э. в древнем Египте, с замещенными иероглифами. После этого было сделано много нововведений и открытий, и до сих пор интеллектуальные машины используются для шифрования данных на более высоком уровне.
Квантовые вычисления могут быть использованы в качестве угрозы для криптографии и кибербезопасности в целом, и с помощью этой технологии информация может обрабатываться в разы быстрее. Но больше всего ученых беспокоит взлом кода и взлом шифрования.
По своей сути блокчейн представляет собой децентрализованную технологию, базу данных, которая доступна каждому. Глобальная сеть компьютеров использует технологию блокчейн, и это влияет на нашу жизнь.
Это открытая, распределенная бухгалтерская книга, которая может эффективно, поддающимся проверке и постоянным образом регистрировать сделки между двумя сторонами. Для использования в качестве распределенной книги блокчейн обычно управляется пиринговой сетью, коллективно придерживающейся протокола межузловой связи и валидации новых блоков.
Блокчейн был изобретен Сатоши Накамото в 2008 году, личность которого является одной из самых больших загадок в мире технологий. По оценкам создателя псевдонима, он владеет 980 000 биткоинами, собранными в результате добычи криптовалюты в первые годы его существования.
Многие ведущие компании в области кибербезопасности используют технологию блокчейн для предотвращения фальсификации данных. Кроме того, американские компании здравоохранения начинают изучать эту технологию для решения актуальных вопросов.
Этим технологиям угрожает QC, и типы шифрования, от которых зависят компании, больше не считаются безопасными из-за алгоритмов взлома кода на квантовых компьютерах.
Криптография с открытым ключом считается одной из наиболее уязвимых к взлому КК, что подвергает инвестиции в биткоины высокому риску.
Как отметил директор IBM Research Арвинд Кришна: "Квантовые компьютеры смогут мгновенно взломать шифрование конфиденциальных данных, защищенных самой надежной на сегодняшний день системой безопасности". Он также предупредил: "Любой, кто хочет быть уверенным, что его данные защищены более 10 лет, должен перейти на альтернативные формы шифрования".
Однако, это может занять более пяти лет из-за достижений в области квантовых вычислительных технологий.
В конце концов, каждая монета имеет две стороны. Если мы оценим потенциальные риски с помощью обширных исследований, то наши технологии и люди могут быть защищены.
Квантовые компьютеры - это технологическая революция, которая может вывести нашу связь на более высокий уровень. Только от нас зависит, будем ли мы развивать науку в направлении, которое принесет пользу и заметные инновации в будущем.