Kvantni računalnik dosegel preboj: Ustvaril resnično naključno število
Znanstveniki iz ZDA in Združenega kraljestva so dosegli pomemben napredek v kvantni tehnologiji, saj jim je s kvantnim računalnikom Quantinuum uspelo ustvariti število, ki je certificirano kot resnično naključno. Dosežek, objavljen v reviji Nature, predstavlja pomemben mejnik v znanosti in tehnologiji, saj naključnost, ki jo omogoča kvantna fizika, presega zmogljivosti najmočnejših klasičnih superračunalnikov. S 56 kubiti – osnovnimi enotami kvantnega računalništva – so raziskovalci preoblikovali prejšnje poskuse kvantne nadvlade in pokazali, da lahko kvantna tehnologija igra ključno vlogo v praktičnih aplikacijah, kot je varna elektronska komunikacija.
Raziskava temelji na delu računalniških znanstvenikov Scotta Aaronsona in Shih-Hana Hunga z Univerze v Teksasu v Austinu, ki sta pred leti predlagala protokol za ustvarjanje certificiranih naključnih bitov z naključnim vzorčenjem vezja, piše Science Alert. Aaronson je ob tem izrazil navdušenje: »Ko sem leta 2018 prvič predstavil ta protokol, nisem vedel, kako dolgo bo trajalo, da ga bomo videli v praksi.« Njihova ideja je zdaj dobila eksperimentalno potrditev, kar odpira vrata uporabi kvantnih računalnikov v kriptografiji in drugih področjih, kjer je naključnost ključna.
Naključnost, ki je klasična fizika ne more predvideti
Za razliko od običajnih metod generiranja naključnih števil, ki temeljijo na zapletenih, a v teoriji predvidljivih pravilih klasične fizike, kvantna fizika ponuja edinstveno prednost. Vsakdanji pojavi, kot je metanje kocke ali vrtinčenje voska v lava svetilkah, so sicer videti kaotični, a jih termodinamika in druga pravila vnaprej določajo. To pomeni, da bi dovolj zmogljiv računalnik lahko odkril vzorce in jih izkoristil – kar je slaba novica za šifriranje ali simulacije, kjer je potrebna popolna naključnost. Kvantna fizika pa deluje drugače: lastnosti delcev določa vgrajeni generator naključnosti, ki ne pušča prostora za skrite vzorce.
Raziskovalci so uporabili Quantinuumov kvantni računalnik, ki je s pomočjo Aaronsonovega in Hungovega protokola reševal probleme, temelječe na naključnem izbiranju. Da bi zagotovili čistost rezultatov, so zmanjšali vpliv klasične fizike in rezultat preverili z več superračunalniki, katerih skupna zmogljivost presega milijon bilijonov operacij na sekundo. Preverjanje je potrdilo, da je število resnično naključno – brez vrzeli, ki bi jih superračunalniki lahko razkrili.
Potencial za varnost in širšo uporabo
Ta dosežek ima daljnosežne posledice. Rajeeb Hazra, predsednik in izvršni direktor Quantinuuma, je poudaril: »To je ključni mejnik, ki kvantno tehnologijo postavlja v središče praktičnih rešitev v resničnem svetu.« Certificirana naključnost lahko izboljša varnost elektronskih komunikacij, kjer so grožnje kibernetski varnosti vse večje, ter omogoči napredne simulacije v financah, proizvodnji in drugih panogah. Poleg tega raziskava dokazuje, da je kvantna tehnologija dostopna: z nadgrajenim sistemom Quantinuum H2 so nalogo izvedli prek interneta, kar nakazuje, da bi lahko v prihodnosti takšne zmogljivosti uporabljal širši krog ljudi.
Ustvarjanje naključnih bitov s kvantno negotovostjo sicer ni povsem nova zamisel, a tokratna izvedba postavlja nov standard. Hazra dodaja: »Naša tehnologija ujetih ionov ne dokazuje le izjemnih zmogljivosti, temveč zagotavlja robustno varnost in odpira nove možnosti za prihodnost.« Znanstveniki so s tem dokazali, da kvantni računalniki niso le teoretični koncept, ampak orodje, ki lahko že danes spreminja svet.
Portal24; Foto; Vecteezy/fotografija je simbolna