תוֹכֶן

• בשביל מה מחשבים קוונטיים טובים
• מה המשמעות של עליונות קוונטית לביטחון?
• שאלות על טענות העליונות הקוונטית של גוגל

בשבוע שעבר טענו חוקרי גוגל שהגיעו ל"עליונות קוונטית ", על פי מאמר שפורסם בכתב העת זמנים כלכליים. העיתון של גוגל פורסם בקצרה באתר של נאס"א לפני שהוסר. בתוכו טוענים החוקרים כי ביצעו ביצועים טובים יותר ממחשב העל הקלאסי החזק ביותר כיום - המכונה Summit - עם מחשב קוונטי משלהם.

זה מה שמכונה עליונות קוונטית - או במילים אחרות, כאשר הוכח כי מחשב קוונטי מהיר יותר במשימה נתונה מאשר מחשב קלאסי. על פי העיתון, מערכת השקמים של גובה 53 הרבעים של גוגל מסוגלת להשלים חישוב ספציפי זה תוך שלוש דקות ועשרים שניות. מחשב העל של הפסגה ייקח בערך 10,000 שנה כדי להשלים את אותה פונקציה.

תחילה חזו להגיע לעליונות קוונטית לסוף 2017. עם זאת, מחשב ה- Bristlecone בן 72 הקיטר (בתמונה למעלה) התגלה כקשה לשליטה בדיוק מספיק. במקום זאת, הפריצה מגיעה ממערכת השקמים הקטנה יותר, עם 53 רבעים.

בשביל מה מחשבים קוונטיים טובים

שלא כמו מחשבים מסורתיים הפועלים על ביטים של 1 או 0, מחשבים קוונטיים משתמשים ב"קוויצ'יטים "כדי לאחסן ערכים. קווביט, או סיביות קוונטית, היא מערכת קוונטית-מכנית דו-מדינתית. יש לו את המאפיין המסתורי של היכולת להחזיק בסופרפוזיציה של מדינות 1 ו- 0 בבת אחת. עם זאת, מצב זה קורס לאחר המדידה.

מחשבים קוונטיים בנויים עם שערי חומרה דומים למחשבים קלאסיים, עם מקבצי שער ושירות המשמשים לבניית פונקציות מתמטיות. עם זאת, תפוקות הקוונטים הינן הסתברותיות מהותיות, כלומר יש לבדוק אותן אם ישנן דיוק ושגיאות. אתה גם לא יכול להציץ לחישוב קוונטי חלקית מבלי להרוס את התפוקה, בגלל superposition.

סופרפוזיציה והסתברות הם המפתחות שהופכים מחשבים קוונטיים לשימושיים עבור משימות מתמטיות מסוימות. הגדלת מספר הקוויביט מאפשרת לחשב מיליוני אפשרויות כמעט באופן מיידי. השימושים כוללים פקטורציה של מספרים עצומים, חישוב טרנספורמציות פורייה ופתרון משוואות לינאריות. מחשבים קוונטיים, מטבעם, הם מאוד מתמחים. הם לא מועילים לרבים מהמחשבים הבסיסיים שמחשבי כף היד שלנו מבצעים מדי יום.

מה המשמעות של עליונות קוונטית לביטחון?

עד כמה שנשמעים מחשבים קוונטיים, יש להם יישומים מעניינים מאוד בתחומי מחשוב מסוימים - במיוחד כאלה הכרוכים בפעולות מתמטיות חוזרות ומורכבות כמו מטאורולוגיה, כימיה דוגמנית ופיזיקה וקריפטוגרפיה.

זה האחרון מדבר אנשים לעיתים קרובות. מחשבים קוונטיים יכולים לעבור כל כך הרבה פרמוטציות מתמטיות בבת אחת, וללכה, תיאוריה, לוקח חלק מהזמן שנדרש למחשבים הנוכחיים לשבור תקני הצפנה נפוצים. רק ימים או שעות ולא תקופות חיים מרובות. פרוטוקולים קריפטוגרפיים חדשים עשויים להידרש יום אחד למידע רגיש מאוד למניעת סדק על ידי מחשבים קוונטיים.

תקני ההצפנה יצטרכו להשתפר בעקבות מחשבים קוונטיים מסחריים.

באופן דומה, משתמשים באלגוריתמים דומים בשוק הקריפטוקרטים הנוכחי כדי לאבטח ארנקים ולאמת לגיטימציה של עסקאות. אין שום סימן לכך שאפילו המחשב של גוגל הוא ממש ביכולת לפצח את סוגי ההצפנה האלה. עם זאת, האיום של צמיחה מעריכית בכוח המחשוב הקוונטי הופך את זה לאופציה מובהקת בשנים הקרובות.

למרבה המזל, מחשבים קוונטיים הם עדיין דרך ארוכה מלהיות קיימא מבחינה מסחרית. הם עדיין נמצאים בשלב הפיתוח ויש סיכוי הרבה יותר להשתמש בהם למחקר מאשר לשבירת סיסמאות ציבוריות. כך או כך, תקני ההצפנה יצטרכו להשתפר כדי להרתיע ולמנוע כדאיות פיצוח בעתיד הקרוב.

שאלות על טענות העליונות הקוונטית של גוגל

בעוד שגוגל טוענת לעליונות קוונטית כפריצת דרך משמעותית, חלק מהמתחרים שלה פחות משוכנעים לגופם של ההישג. המונח "עליונות קוונטית" מצביע על כך שמחשבים קוונטיים הם כיום חזקים ושימושיים יותר ממחשבים קלאסיים, אך ללא ספק זוהי טענה מפוקפקת.

דריו גיל, ראש המחקר ב- IBM (מתחרה מרכזית במרחב המחשוב הקוונטי), כינה את טענותיה של גוגל "פשוט לא בסדר." גיל מציין כי המחקר הוא בסך הכל "ניסוי מעבדה שנועד למעשה לבצע ולמעשה באופן בלעדי - ליישם בדיקה אחת. הליך דגימה קוונטית מאוד ספציפי ללא יישומים מעשיים. "במילים אחרות, המחקר של גוגל מתמקד בסוג מחשוב צר מאוד שמגלה מעט אודות היכולות הרחבות יותר של המחשב.

עליונות קוונטית - כאשר מחשב קוונטי עולה על ביצועים טובים יותר ממחשב קלאסי למשימה נתונה.

עם זאת, צ'אד ריגטי, בכיר לשעבר ב- IBM, כינה את ההכרזה "רגע גדול לבני אדם ולמדע." דניאל לידר, פרופסור להנדסה מאוניברסיטת דרום קליפורניה, ציין את גודל הפריצה של גוגל. החברה הפחיתה את הפרעות הקיטביט - המכונה "מעבר חוצה" - והפחיתה מאוד את שיעור השגיאות של המחשב בהשוואה למתחריו.

המשמעות היא שגוגל תוכל כעת להגדיל את גודל מחשבי הקוונטים שלה בזכות תוצאות שגיאות נמוכות יותר. קווביטים נוספים עם שגיאה נמוכה יגדילו את מערך העיבוד של מחשבי קוונטים באופן אקספוננציאלי, ויהפכו אותם להרבה יותר קיימא לפיתרון בעיות מורכב. עם זאת, עדיין יש לעשות הרבה יותר עבודה על תכנות.

בסופו של דבר, מחשבים קוונטיים מועילים רק למגבלת משימות מוגבלת. הם יקרים לבנות, לרוץ ולתכנת עבורם. פירושו של מורכבות זו סביר להניח שהם ישתמשו אי פעם במשורה למשימות מאוד ספציפיות. עם זאת, זה לא מצמצם את ציון הדרך העליונות הקוונטית של גוגל ואת העובדה כי מחשוב קוונטי נראה יותר ויותר בר-קיימא בכל שנה.