Lesley Fowler
0 
4035
676
Kuantum hesaplama, TV karakterlerinin akıllı görünmek istediklerinde bıraktıkları, bu kadar heyecan verici teknolojilerden biri..
Bir fikir olarak kuantum hesaplama bir süredir ortadadır - teorik olasılık aslen Yuri Manin ve Richard Feynman tarafından 1982'de tanıtılmıştı. Son birkaç yıl içinde, alan pratiklik için endişe verici bir şekilde daha yakınlaştı.
NSA gibi devlet kurumlarının yanı sıra Google ve Microsoft gibi şirketler de yıllardır ateşli bir şekilde kuantum bilgisayarları takip ediyorlar. D-Wave adlı bir şirket (uygun bilgisayarlar olmasa da, yalnızca birkaç algoritma gerçekleştirebildiklerinde) kuantum özelliklerinden yararlanan ve tam bir Turing-complete Nedir? Turing Testi Ve Hiç Dövülecek mi? Turing Testi Nedir ve Hiç Dövülecek mi? Turing Testi, makinelerin düşünüp düşünmeyeceğini belirlemek içindir. Eugene Goostman programı Turing testinden gerçekten geçti mi, yoksa yaratıcılar hile yaptı mı? kuantum makinesi.
İlk büyük ölçekli kuantum bilgisayarının on yıl içinde inşa edilmesine izin verecek atılımların olabileceğini söylemek mantıksız görünmüyor..
Peki neden tüm ilgi? Neden umursayayım Bilgisayarlar her zaman daha hızlı büyüyor Moore Yasası Nedir ve Sizinle Ne Yapmalı? [MakeOseOf 'Açıklar] Moore Yasası Nedir ve Sizinle Ne Yapmalı? [Açıklamayı Yapın] Kötü şansın Moore Yasası ile ilgisi yok. Eğer bu yaptığın birlikse, Murphy Yasası ile karıştırıyorsun. Ancak, çok uzak değildin çünkü Moore Yasası ve Murphy Yasası… - kuantum bilgisayarları için özel olan nedir??
Bu makinelerin neden bu kadar önemli olduğunu açıklamak için geri adım atmamız ve tam olarak hangi kuantum bilgisayarların ne olduğunu ve neden çalıştıklarını araştırmamız gerekecek. Başlamak için, denilen bir kavram hakkında konuşalım “çalışma zamanı karmaşıklığı.”
Çalışma Zamanı Karmaşıklığı Nedir??
Bilgisayar biliminin ilk günlerinde büyük sürprizlerden biri, belli bir boyutta bir problemi belirli bir sürede çözen bir bilgisayarınız varsa, bilgisayarın hızının iki katına çıkması, problemleri çözmesine izin vermemesiydi. iki katı.
Bazı algoritmalar toplam uygulama süresinde problemin büyüklüğü arttıkça çok hızlı bir şekilde artar - bazı algoritmalar 100 veri noktası göz önüne alındığında hızlı bir şekilde tamamlanabilir, ancak 1000 veri noktası verilen algoritmayı tamamlamak için çalışan bir bilgisayarın boyutu gerekir. milyar yıl. Çalışma zamanı karmaşıklığı bu fikrin bir biçimselleştirmesidir: bir sorunun karmaşıklığının ne kadar hızlı büyüdüğü eğrisine bakar ve algoritmayı sınıflandırmak için bu eğrinin şeklini kullanır.
Genel olarak, bu zorluk sınıfları işlevler olarak ifade edilir. Veriler üzerinde çalışmayı ayarladığında, o kadar zorlaşan bir algoritmanın (basit bir sayma işlevi gibi) çalışma zamanının karmaşıklığına sahip bir işlev olduğu söylenir. “n” (olduğu gibi, sürer n işlemek için zaman birimleri n Veri noktaları).
Alternatif olarak çağrılabilir “doğrusal”, çünkü onu çizdiğinizde, düz bir çizgi elde edersiniz. Diğer fonksiyonlar olabilir n ^ 2 veya 2 ^ n veya n! (n faktörlü). Bunlar polinom ve üstel. İkinci iki durumda, üstel olanlar o kadar hızlı büyürler ki, neredeyse her durumda çok önemsiz örnekler dışında hiçbir şey için çözülemezler..
Çalışma Zamanı Karmaşıklığı ve Şifreleme
Bu şeyleri ilk defa duyuyorsanız ve anlamsız ve arcane geliyorsa, bu tartışmayı topraklamaya çalışalım. Çalışma zamanı karmaşıklığı, şifrelemede kritik öneme sahiptir ve bu, şifrelemenin, gizli bir anahtarı bilenler için bilmeyenlerden daha kolay olmasını sağlar. İdeal bir şifreleme şemasında, şifre çözme anahtarı sizde varsa doğrusal olmalıdır ve 2 ^ k (burada k anahtardaki bit sayısıdır).
Başka bir deyişle, mesajın anahtarsız bir şekilde deşifre edilmesine yönelik en iyi algoritma, sadece birkaç yüz bit uzunluğundaki anahtarlar için anlaşılmaz olan olası anahtarları tahmin etmelidir..
Simetrik anahtar şifrelemesi için (iki tarafın iletişim kurmadan önce güvenli bir şekilde bilgi alışverişinde bulunma şansı olduğu) bu oldukça kolaydır. Asimetrik şifreleme için daha zordur.
Şifreleme ve şifre çözme anahtarlarının farklı olduğu ve kolaylıkla birbirinden hesaplanamadığı asimetrik kriptografi, simetrik kriptografiden çok uygulanması daha zor bir matematiksel yapıdır, ancak aynı zamanda çok daha güçlüdür: asimetrik kripto özel konuşmalar yapmanıza izin verir , hatta üzerinden dokunulan hatlarda! Aynı zamanda oluşturmanıza olanak sağlar “dijital imzalar” Bir mesajın kimden geldiğini ve tahrif edilmediğini doğrulamak için.
Bunlar güçlü araçlardır ve modern gizliliğin temelini oluşturur: asimetrik şifreleme olmadan, elektronik cihazların kullanıcıları meraklı gözlere karşı güvenilir bir korumaya sahip olmaz.
Asimetrik şifreleme, simetrik yapıdan zordur, çünkü bugün kullanılmakta olan standart şifreleme şemaları, olabilecekleri kadar güçlü değildir: en yaygın şifreleme standardı, RSA, çok önemli bir ana faktörleri etkili bir şekilde bulabilirseniz kırılabilir. çok sayıda. İyi haber şu ki bu çok zor bir problem.
Büyük sayıları bileşen primerlerine ayırmak için en iyi bilinen algoritmaya genel sayı alan elek adı verilir ve çalışma süresinin karmaşıklığına göre biraz daha yavaş büyür. 2 ^ n. Sonuç olarak, benzer güvenlik sağlamak için anahtarların yaklaşık on kat daha uzun olması gerekir, bu normalde insanların iş yapmanın bir maliyeti olarak kabul ettiği bir şeydir. Kötü haber, kuantum bilgisayarları karışıma atıldığında tüm oyun alanının değişmesi..
Kuantum Bilgisayarlar: Kripto Oyununu Değiştirme
Kuantum bilgisayarları çalışır, çünkü aynı anda birden fazla iç duruma sahip olabilirler; “üstüne koyma”. Bu, bir problemin farklı kısımlarına aynı anda saldırabilecekleri, evrenin muhtemel versiyonlarına bölünebilecekleri anlamına geliyor. Ayrıca, sorunu çözen dallar en genişlikle dolanacak şekilde yapılandırılabilirler, böylece Schrodinger'in kedisindeki kutuyu açtığınızda, en çok gösterildiğiniz iç durumun sürümü kendini beğenmiş olacaktır. şifresi çözülmüş bir mesaj tutan kedi bakan.
Kuantum bilgisayarlar hakkında daha fazla bilgi için, Optik ve Kuantum Bilgisayarlar nasıl çalışır? Optik ve Kuantum Bilgisayarlar nasıl çalışır? Exascale Age geliyor. Optik ve kuantum bilgisayarların nasıl çalıştığını biliyor musunuz ve bu yeni teknolojiler geleceğimiz olacak mı?? !
Bunun bir sonucu olarak, kuantum bilgisayarların sadece lineer olarak daha hızlı olmadıkları, normal bilgisayarların olduğu gibi: iki ya da on ya da yüz kat daha hızlı olması, geleneksel kriptografi söz konusu olduğunda, yüzlerce milyar kere işlemek için çok yavaş. Kuantum bilgisayarlar, başka türlü mümkün olandan daha küçük büyüyen çalışma süresi karmaşıklığına sahip algoritmaları destekler. Bu kuantum bilgisayarları, grafen ve ezici hesaplamalar gibi gelecekteki bilgisayar teknolojilerinden temel olarak farklı kılan şeydir. İnanmak için Görmeniz Gereken En Son Bilgisayar Teknolojisi: İnanmak İçin Görmeniz Gereken En Son Bilgisayar Teknolojisi Elektronik ve PC dünyasını önümüzdeki birkaç yıl içinde dönüştürmek. .
Somut bir örnek için, yalnızca kuantum bilgisayarda çalıştırılabilen Shor Algoritması, büyük sayıları etkileyebilir. ^ 3 (n) log En iyi klasik saldırıdan çok daha iyi olan zaman. Genel sayı alanı eleğini 2048 bitlik bir sayıyı etkilemek için kullanmak, 10 tr 41 trilyon trilyondan fazla olan 10 ^ 41 birim zaman alır. Shor algoritmasını kullanarak, aynı problem sadece yaklaşık 1000 ünite zaman alıyor.
Tuşlar ne kadar uzun olursa efekt o kadar belirginleşir. Kuantum bilgisayarların gücü budur.
Beni yanlış anlamayın - kuantum bilgisayarların pek çok potansiyel kötülük dışı kullanımı var. Kuantum bilgisayarlar, seyahat eden satıcı sorununu etkin bir şekilde çözebilir ve araştırmacıların daha verimli nakliye ağları oluşturmalarını ve daha iyi devreler tasarlamalarını sağlar. Kuantum bilgisayarların yapay zekanın zaten güçlü kullanımları var.
Bu, kriptografideki rollerinin felakete yol açacağını söyledi. Dünyamızın çalışmaya devam etmesini sağlayan şifreleme teknolojileri, tamsayılı çarpanlara ayırma sorununun çözülmesi zor olmasına bağlıdır. RSA ve ilgili şifreleme şemaları, doğru web sitesinde olduğunuza, indirdiğiniz dosyaların kötü amaçlı yazılımlara bağlı olmadığına ve insanların İnternet taramanızda casusluk yapmadıklarına (Tor kullanıyorsanız) güvenmenize izin veren şeydir..
Şifreleme, banka hesabınızı güvende tutar ve dünyanın nükleer altyapısını güvence altına alır. Kuantum bilgisayarlar pratik hale geldiğinde, bu teknolojinin tümü çalışmayı durdurur. Kuantum bilgisayarı geliştiren ilk organizasyon, eğer dünya hala bugün kullandığımız teknolojiler üzerinde çalışıyorsa, korkutucu derecede güçlü bir konumda olacak..
Peki, kuantum kıyamet kaçınılmaz mı? Bu konuda yapabileceğimiz bir şey var mı? Görünüşe göre… evet.
Kuantum Sonrası Şifreleme
Bildiğimiz kadarıyla kuantum bir bilgisayarda çözmek için önemli ölçüde daha hızlı olmayan birkaç şifreleme algoritması sınıfı vardır. Bunlar toplu olarak kuantum sonrası kriptografi olarak bilinir ve dünyanın kuantum şifreleme dünyasında güvende kalacak kriptosistemlere geçebileceği konusunda umut sağlar.
Gelecek vaat eden adaylar arasında güvenli bir şekilde karmaşık bir makine öğrenme probleminden türetilen Ring-Learning With Error gibi kafes tabanlı şifreleme ve güvenliğini çok büyük basit denklem sistemlerinin çözülmesinin zorluğundan alan çok değişkenli şifreleme sayılabilir. Bu konuyla ilgili Wikipedia makalesini yazabilirsiniz. Dikkat: Bu şeylerin birçoğu karmaşık ve matematik ayrıntılarınızın gerçekten detaya girmeden önce önemli ölçüde güçlendirilmesi gerektiğini görebilirsiniz..
Bunların birçoğunun ürünü olan paket, kuantum sonrası kriptokimyasalların çok soğuk, aynı zamanda çok da genç olması. Verimli ve pratik olmak ve ayrıca güvende olduklarını göstermek için daha fazla çalışmaya ihtiyaçları var. Şifreleme sistemlerine güvenebilmemizin nedeni, şu ana kadar ortaya çıkan herhangi bir açık noksanlığın keşfedilmesi için yeterince klinik paranoyak dehalar attığımız ve araştırmacılar onları güçlü kılan çeşitli özellikleri kanıtlamış olmalarıdır..
Modern şifreleme dezenfektan olarak ışığa bağlıdır ve kuantum sonrası şifreleme planlarının çoğu dünya güvenliğine güvenmek için fazla yenidir. Yine de oraya geliyorlar ve biraz şans ve hazırlıklarla, güvenlik uzmanları ilk kuantum bilgisayar devreye girmeden önce anahtarı tamamlayabilirler..
Ancak, başarısız olursa, sonuçları korkunç olabilir. Bu tür bir güce sahip olan birinin düşüncesi, niyetleri konusunda iyimser olsanız bile rahatsız edicidir. Çalışan bir kuantum bilgisayarı ilk kimin geliştirdiği sorusu, önümüzdeki on yıla girerken herkesin dikkatle izlemesi gereken bir soru..
Kriptografinin kuantum bilgisayarlara güvensizliği konusunda endişeli misiniz? Senin sıran ne? Düşüncelerinizi aşağıdaki yorumlarda paylaşın!
Resim Kredisi: Shutterstock Üzerinden İkili Küre