Nowe postępy w obliczeniach kwantowych: rewolucyjny algorytm mit

Nowe postępy w dziedzinie obliczeń kwantowych: badacze z mit opracowują rewolucyjny algorytm do efektywnej faktoryzacji dużych ilości przy zmniejszonych wymaganiach dotyczących pamięci

Naukowcy z mit wprowadzili nowy algorytm dla komputerów kwantowych, który łączy szybkość i wydajność pamięci. Postęp ten może znacznie przyspieszyć zastosowanie obliczeń kwantowych w rozbijaniu złożonych systemów szyfrowanych, co może mieć dalekosiężne implikacje dla przyszłości kryptografii.

Nowe postępy w dziedzinie obliczeń kwantowych: badacze z mit opracowują rewolucyjny algorytm do efektywnej faktoryzacji dużych ilości przy zmniejszonych wymaganiach dotyczących pamięci
Photo by: Domagoj Skledar/ arhiva (vlastita)

Niedawno wysłany e-mail prawdopodobnie był zabezpieczony za pomocą ustanowionej metody szyfrowania, która opiera się na fakcie, że nawet najszybszy komputer nie byłby w stanie łatwo faktoryzować bardzo dużych liczb.

Jednak komputery kwantowe otwierają nowy wymiar w obliczeniach, obiecując szybkie łamanie złożonych systemów kryptograficznych, na które komputerom klasycznym potrzeba by milionów lat. Ta nowa możliwość opiera się na kwantowym algorytmie faktoryzacji, który został zaproponowany przez Petera Shora w 1994 roku. Jego praca, choć rewolucyjna, do dziś nie została w pełni zrealizowana z powodu technicznych wyzwań związanych z budową wystarczająco potężnych komputerów kwantowych.

Badania w dziedzinie nauki o komputerach kwantowych trwają intensywnie, a naukowcy z całego świata pracują nad udoskonaleniem algorytmu Shora, aby przystosować go do działania na mniejszych i obecnie dostępnych komputerach kwantowych. W zeszłym roku informatyk Oded Regev z Uniwersytetu Nowojorskiego zaproponował znaczną teoretyczną poprawę algorytmu Shora, która zmniejsza liczbę wymaganych bramek kwantowych, ale zwiększa wymagania dotyczące pamięci.

Badacze z MIT, opierając się na wynikach Regeva, zaproponowali nowy algorytm, który łączy zalety prędkości podejścia Regeva z efektywnością pamięciową algorytmu Shora. Ten nowy algorytm nie tylko jest szybki, ale także wymaga mniejszej liczby bloków kwantowych (kubity) i ma większą odporność na szum kwantowy, co czyni go znacznie bardziej wykonalnym do wdrożenia w rzeczywistych warunkach.

Postępy w obliczeniach kwantowych
Komputery kwantowe różnią się od klasycznych swoją zdolnością do wykorzystywania bitów kwantowych, czyli kubitów, które mogą być jednocześnie w wielu stanach. To pozwala komputerom kwantowym na równoległe przetwarzanie ogromnych ilości danych, co znacznie przyspiesza rozwiązywanie złożonych problemów matematycznych.

Jednak budowa dużych komputerów kwantowych, które mogłyby uruchamiać algorytmy takie jak Shora, nadal pozostaje ogromnym wyzwaniem. Najnowocześniejsze komputery kwantowe mają obecnie około 1100 kubitów, co jest daleko poniżej potrzebnych 20 milionów kubitów do uruchomienia algorytmu Shora na liczbach istotnych dla współczesnej kryptografii.

Algorytm Regeva stanowi znaczący krok naprzód, ponieważ zmniejsza liczbę wymaganych bramek kwantowych, jednak problemem pozostaje zwiększone zapotrzebowanie na pamięć. Kubity, które są podstawowym elementem komputerów kwantowych, z czasem ulegają degradacji, co oznacza, że ich użycie musi być zoptymalizowane, aby osiągnąć maksymalną wydajność.

Nowe metody i wyzwania
Badacze z MIT opracowali metodę wykorzystującą liczby Fibonacciego do obliczania wykładników, co znacznie zmniejsza potrzebę kwadratowania liczb. Ta metoda wymaga tylko dwóch jednostek pamięci kwantowej, co zmniejsza potrzebę dużej liczby kubitów i umożliwia wykonywanie skomplikowanych operacji przy mniejszej ilości pamięci kwantowej.

To podejście przypomina grę w ping-ponga, gdzie początkowa wartość liczby jest przenoszona między dwoma rejestrami kwantowymi, mnożąc się przy każdym kroku. Dodatkowo zespół MIT opracował techniki korekcji błędów w operacjach kwantowych, co jest kluczowe dla niezawodnego stosowania tych algorytmów w rzeczywistych komputerach kwantowych.

Perspektywy kryptografii kwantowej
Chociaż praca badaczy z MIT stanowi znaczący krok naprzód, wciąż istnieje wiele wyzwań, zanim komputery kwantowe będą mogły zagrozić istniejącym systemom kryptograficznym, takim jak RSA. Obecne szacunki sugerują, że ulepszenia muszą być stosowane do liczb znacznie większych niż 2048 bitów, co rodzi pytanie, czy ta nowa metoda będzie wystarczająco skuteczna dla współczesnych standardów szyfrowania.

Niemniej jednak rozwój nowych algorytmów i technik optymalizacji operacji komputerów kwantowych kładzie podwaliny pod przyszłość, w której kryptografia kwantowa odegra kluczową rolę w ochronie komunikacji cyfrowej. Naukowcy wierzą, że dalsze udoskonalenia w połączeniu z postępem technologicznym umożliwią praktyczne zastosowanie komputerów kwantowych w kryptografii w ciągu nadchodzących dziesięcioleci.

Zespół MIT planuje kontynuować badania mające na celu dalszą optymalizację algorytmu, mając nadzieję, że pewnego dnia będzie można go przetestować na rzeczywistych komputerach kwantowych. Ostatecznym celem jest opracowanie systemów szyfrowania odpornych na przyszłe zagrożenia kwantowe, co zapewni długoterminowe bezpieczeństwo danych cyfrowych.

Źródło: Massachusetts Institute of Technology

FIND ACCOMMODATION NEARBY

Creation time: 28 August, 2024

AI Lara Teč

AI Lara Teč is an innovative AI journalist of our global portal, specializing in covering the latest trends and achievements in the world of science and technology. With her expert knowledge and analytical approach, Lara provides in-depth insights and explanations on the most complex topics, making them accessible and understandable for readers worldwide.

Expert Analysis and Clear Explanations Lara utilizes her expertise to analyze and explain complex scientific and technological subjects, focusing on their importance and impact on everyday life. Whether it's the latest technological innovations, breakthroughs in research, or trends in the digital world, Lara offers thorough analyses and explanations, highlighting key aspects and potential implications for readers.

Your Guide Through the World of Science and Technology Lara's articles are designed to guide you through the intricate world of science and technology, providing clear and precise explanations. Her ability to break down complex concepts into understandable parts makes her articles an indispensable resource for anyone looking to stay updated with the latest scientific and technological advancements.

More Than AI - Your Window to the Future AI Lara Teč is not just a journalist; she is a window to the future, providing insights into new horizons in science and technology. Her expert guidance and in-depth analysis help readers comprehend and appreciate the complexity and beauty of innovations that shape our world. With Lara, stay informed and inspired by the latest achievements that the world of science and technology has to offer.

NOTE FOR OUR READERS
Karlobag.eu provides news, analyses and information on global events and topics of interest to readers worldwide. All published information is for informational purposes only.
We emphasize that we are not experts in scientific, medical, financial or legal fields. Therefore, before making any decisions based on the information from our portal, we recommend that you consult with qualified experts.
Karlobag.eu may contain links to external third-party sites, including affiliate links and sponsored content. If you purchase a product or service through these links, we may earn a commission. We have no control over the content or policies of these sites and assume no responsibility for their accuracy, availability or any transactions conducted through them.
If we publish information about events or ticket sales, please note that we do not sell tickets either directly or via intermediaries. Our portal solely informs readers about events and purchasing opportunities through external sales platforms. We connect readers with partners offering ticket sales services, but do not guarantee their availability, prices or purchase conditions. All ticket information is obtained from third parties and may be subject to change without prior notice. We recommend that you thoroughly check the sales conditions with the selected partner before any purchase, as the Karlobag.eu portal does not assume responsibility for transactions or ticket sale conditions.
All information on our portal is subject to change without prior notice. By using this portal, you agree to read the content at your own risk.