Сохранность зашифрованной информации во всё мире сегодня зависит от решения задачи разложения на множители больших чисел, но теперь учёные заявили, что создали первый пятиатомный квантовый компьютер, способный в перспективе взломать все существующие алгоритмы шифрования.
В традиционных вычислениях числа представляются либо 0 или 1, но в квантовых вычислениях используются величины атомного масштаба или «кубиты», которые могут быть одновременно и 0, и 1 — явление, известное как суперпозиция – что значительно повышает эффективность вычислений. Обычно необходимо около 12 кубитов, чтобы разложит на множители число 15, но исследователи из Массачусетского технологического института и Университета Инсбрука в Австрии нашли способ уменьшить их количество до пяти кубитов, каждый из которых представлен одним атомом.
Новая квантовая система, в которой используются лазерные импульсы для поддержания её в стабильном состоянии за счёт удержания атомов в ионной ловушке, позволит обеспечивать возможность масштабирования, так как можно будет добавлять новые атомы и лазеры, чтобы создать более мощный и быстрый квантовый компьютер, способный разложить на множители значительно большие числа. Это, в свою очередь, создаёт новые риски для таких методов на основе факторного анализа, как шифрование по методу RSA, используемое для защиты кредитных карт, сведений, составляющих государственную тайну и другой конфиденциальной информации.
Новая разработка во многом стала решением задачи, поставленной в 1994 году, когда профессор MТИ Питер Шор предложил квантовый алгоритм для вычисления простых множителей больших чисел с гораздо большей эффективностью, чем классический компьютер.
Пятнадцать это наименьшее число, на котором можно убедительно продемонстрировать возможности алгоритма Шора. Новая система рассчитывает множители с точностью более 99 процентов.
«Мы показали, что алгоритм Шора, самый сложный квантовый алгоритм на сегодняшний день, вполне реализуем, но для этого придётся разработать новые технологии, чтобы сделать большой квантовый компьютер», — сказал профессор МТИ Исаак Чжуан
«Это может потребовать колоссальных средств, но теперь это больше инженерная задача, чем вопрос фундаментальной физики», — добавил профессор.
Результаты новой работы учёных опубликованы в пятницу в журнале Science.
Пока ещё не создан достаточной большой действующий квантовый компьютер, способный взломать традиционный алгоритм шифрования RSA, но в Агентстве национальной безопасности США относятся к этой возможности очень серьёзно.