Квантовый компьютер впервые продемонстрировал сертифицированную случайность — метод генерации случайных чисел с последующим доказательством их подлинной случайности и новизны с использованием классического суперкомпьютера. Прорывной эксперимент описан в Nature.
Протокол сертифицированной случайности, который был реализован, разработал Скотт Ааронсон, профессор компьютерных наук и директор Центра квантовой информации Техасского университета в Остине.
Протокол состоит из двух этапов:
генерация случайных чисел, сертификация.
Истинность случайности математически подтверждается с помощью классических суперкомпьютеров (в эксперименте использовались несколько суперкомпьютеров с совокупной производительностью 1,1 экзафлопс — 1,1×1018 операций в секунду).
«Когда я впервые предложил свой протокол сертифицированной случайности в 2018 году, я не представлял, как долго придется ждать его экспериментальной демонстрации, — признался Ааронсон. — Реализация этого протокола — первый шаг к использованию квантовых компьютеров для генерации сертифицированных случайных битов для реальных криптографических приложений».
В прошлом году сразу несколько компаний объявили о достижении квантового превосходства — то есть выполнении посредством квантовых вычислений задач, которые не под силу классическим компьютерам, даже самым мощным. Теперь же это превосходство переходит в практическую плоскость.
«Этот прорыв демонстрирует решение реальной задачи, недоступной для современных классических суперкомпьютеров. Сертифицированная случайность важна не только для квантовых технологий, но и для криптографии, статистики и моделирования», — пояснил руководитель прикладных исследований JPMorgan Chase Марко Пистойя.
Классические компьютеры не могут генерировать истинно случайные числа, поэтому их обычно комбинируют с аппаратными генераторами случайных чисел. Однако злоумышленник может взять под контроль такой генератор и подсунуть компьютеру числа, не являющиеся полностью случайными, что позволит взломать криптографические коды. Новый метод гарантирует абсолютную невозможность подлога, даже если квантовый компьютер будет скомпрометирован.
Эксперимент проводился на квантовом компьютере второго поколения System Model H2 на ионных ловушках. В прошлом году он был расширен до 56 кубитов.
«Сегодня мы отмечаем важное событие, приближающее квантовые вычисления к реальным применениям, — заявил глава построившей машину Quantinuum Раджиб Хазра. — Наша технология на ионных ловушках устанавливает новый стандарт для квантовой безопасности и моделирования в финансах, промышленности и других областях».
Китайские физики достигли квантового превосходства
Квантовый процессор поразительной точности представила Microsoft