Kohti koodia murtavaa kvanttitietokonetta09.09.2024 Kvanttitietokoneet lupaavat murtaa nopeasti monimutkaisia salausjärjestelmiä. Niitäkin joita klassinen tietokone ei ehkä koskaan pysty purkamaan. Tämä lupaus perustuu kvanttifaktoroinnin algoritmiin, jota Peter Shor ehdotti vuonna 1994. Kun jotkut tutkijat työskentelevät rakentaakseen suurempia kvanttitietokoneita, toiset ovat yrittäneet parantaa Shorin algoritmia, jotta se voisi toimia pienemmällä kvanttimäärällä. Noin vuosi sitten New Yorkin yliopiston tietojenkäsittelytieteilijä Oded Regev ehdotti merkittävää teoreettista parannusta. Hänen algoritminsa voisi toimia nopeammin, mutta piiri vaatisi enemmän muistia. Nyt MIT-tutkijat ovat ehdottaneet lähestymistapaa, joka yhdistää Regevin algoritmin nopeuden ja Shorin muistitehokkuuteen. Pitkällä aikavälillä tämä uusi algoritmi voisi auttaa kehittämään uusia salausmenetelmiä, jotka kestävät kvanttitietokoneiden koodinmurtovoiman. Shorin algoritmi osoitti, että kvanttitietokone voi toimia tarpeeksi nopeasti rikkoakseen nykyisen RSA-salauksen mutta siihen tarvittaisiin kvanttitietokone jossa on noin 20 miljoonaa kubittia ja miljoonia portteja. Lisäksi kvanttitietokoneen kvanttiportit aiheuttavat kohinaa, joten porttien lukumäärän vähentäminen parantaisi koneen suorituskykyä. Juuri tähän Regev pyrki vuosi sitten ehdottamallaan piirillä mutta se tarvitsee paljon enemmän kubitteja tarjotakseen riittävästi muistia. Tämä tuo esiin uuden ongelman. MIT-tutkijat löysivät näppärän tavan laskea kvanttitietokoneelle työläät eksponentit käyttämällä Fibonacci-lukusarjaa, joka vaatii yksinkertaista kertolaskua, joka on käänteinen neliöinnin sijaan. Heidän menetelmänsä tarvitsee vain kaksi kvanttimuistiyksikköä minkä tahansa eksponentin laskemiseen. "Se on tavallaan kuin pingispeli, jossa aloitamme numerolla ja sitten pomppaamme edestakaisin kertoen kahden kvanttimuistirekisterin välillä", Vinod Vaikuntanathan lisää. He tarttuivat myös virheiden korjaamisen haasteeseen. Shorin ja Regevin ehdottamat piirit vaativat jokaisen kvanttioperaation olevan oikein, jotta niiden algoritmi toimisi, Vaikuntanathan sanoo. Mutta virheettömät kvanttiportit olisivat mahdottomia todellisessa koneessa. He voittivat tämän ongelman käyttämällä tekniikkaa, jolla suodatettiin korruptoituneet tulokset ja käsitellään vain oikeat tulokset. Lopputuloksena on piiri, joka on huomattavasti muistitehokkaampi. Lisäksi heidän virheenkorjaustekniikka tekisi algoritmista käytännöllisemmän. "Kirjoittajat ratkaisevat aikaisemman kvanttifaktorointialgoritmin kaksi tärkeintä pullonkaulaa. Vaikka he eivät vieläkään heti käytännöllisiä, heidän työnsä tuo kvanttifaktorointialgoritmit lähemmäs todellisuutta”, Regev lisää. Tulevaisuudessa tutkijat toivovat voivansa tehdä algoritmistaan entistä tehokkaamman ja käyttää sitä joskus todellisen kvanttipiirin faktoroinnin testaamiseen. Aiheesta aiemmin: Salakuuntelu vaikeutuu tai sitten ei |
Nanotekniikka on tulevaisuuden lupaus. Näillä sivuilla seurataan elektroniikkaa sekä tieto- ja sähkötekniikkaa sivuavia nanoteknisiä tiedeuutisia.