16 августа 2018, четверг

Начало конца. Как Google приблизил цифровой апокалипсис, создав платформу для квантовых компьютеров

Квантовые компьютеры могут стать инструментом политической борьбы
New Scientist

Квантовые компьютеры могут стать инструментом политической борьбы

Google представил открытую платформу для разработки квантовых компьютеров и решил объединить силы всех разработчиков. Эксперты предрекают потенциальный вред для международных систем безопасности и цифровой защиты пользователей.

 Фантастическим концептом прошлого века, и реальной главной задачей 21-го столетия является создание полноценного квантового компьютера – вычислительной машины, которая может полностью изменить все сферы человеческой жизни.

Естественно, первыми такое устройство хотят создать действующие мировые IT-гиганаты – IBM, Intel, Google. Последние значительно продвинулись вперед в этой сфере за текущий год.

На прошлой неделе, команда Google AI Quantum, которая отвечает за развитие квантовых компьютеров, презентовала первую версию открытой платформы Cirq для создания рабочих алгоритмов квантового программирования.

Ранее Google представили 72-кубитный квантовый процессор Bristlecone. В блоге корпорации указано, что Google Quantum AI lab, ответственные за разработку квантового компьютера, должны тестировать на нем системные ошибки и возможное развитие технологии для решения задач в реальном мире.

Именно на этом процессоре Google AI Quantum будут тестировать алгоритмы, созданные на платфоре Cirq. В перспективе, это может помочь Google одними из первых разработать первый полноценный квантовый компьютер.

Главным преимуществом квантового компьютера является использование вместо битов – кубитов, единиц информации, которые выполняют сразу два исхода, могут обрабатывать большее количество информации и решать гораздо более сложные задачи.

Платформа Google

Представленная Google Cirq – это открытая платформу с программным обеспечением, которое позволяет разработчикам предлагать собственные квантовые алгоритмы, без глубоких знаний в квантовой физике. Как пишет MIT Technology Review, Google присоединил Cirq к TensorFlow – другой открытой платформе для упрощенной разработки компьютерного программного обеспечения.

Любые пользователи, которые заинтересованы в программировании смогут протестировать свои квантовые алгоритмы на симуляторах. Кампания предназначена для написания программного обеспечения, которое будет установлено на настоящих квантовых компьютерах в будущем.

Авторы идеи надеются создать продуктивную и комфортную среду для объединения усилий: «Мы находимся в самом начале развития квантового программирования, и открытое представление решений будет преимуществом для всех», – говорит Эндрю Чайлдс, директор Объединенного центра квантовой информации и информатики в университете Мэриленда.

Но не все ученые стоят на стороне разработки квантовых компьютеров. Профессор университета имени Бен-Гуриона Шломи Долев прогнозирует, что квантовое программирование поставит под угрозу действующее компьютерное шифрование, сможет обойти все средства цифровой защиты и незаконно завладеть информацией, которая хранится в любых мировых регистрах и учреждениях. 

Чтобы понять почему это опасно, нужно вспомнить что такое квантовые компьютеры вообще.

Итак, квантовый компьютер

Концепт квантовых компьютеров основан на главной теории квантовой механики – теории мультивселенной. Взаимодействие атомов и элементарных неделимых частиц – квантов – подразумевает нахождение атомов (а, значит и всех предметов) сразу в двух состояниях. Именно это явление и называется квантовой суперпозицией.

В глобальных масштабах, квантовая суперпозиция сулит существование параллельных вселенных, а на практике может быть реализована в супермощном квантовом компьютере.     

Практически все современные электронные устройства технически обусловлены хранением и обработкой минимальных единиц информации – битов. В программном коде биты отвечают всего двум значениям – 1 (один) и 0 (ноль), и все наши действия с ноутбуком или смартфоном (включение приложений, настройка камеры, голосовые помощники и сложные интеллектуальные функции) представляют последовательность из единиц и нулей.

В случае же с квантовой единицей информации – квантовым битом или кубитом – эти две позиции (1 и 0) выполняются одновременно, что позволяет кубитам обрабатывать гораздо большее количество информации и выполнять невозможные для современных компьютеров задачи.

Эксперты сравнивают биты в клас­си­че­ском ком­пью­те­ре по­хо­жи с мо­не­тами, ле­жа­щими орлом или реш­кой, а кубиты с монетами, под­бро­шен­ными в воз­дух и вращающимися­, по­ка­зы­вая сразу обе сто­ро­ны.

Преимущество кубитов также в том, что при добавлении одной единицы они удваивают мощность всей микросхемы, в то время как добавление одного бита практически ничего не меняет и все равно требует колоссальных объемов информации для решения сложных задач.

В Insider.pro подсчитали, что создание квантового компьютера мощностью в 300 кубитов будет соответствовать классическому компьютеру с количеством битов, равным количеству атомов во вселенной, – примерно 91-значное число.


Что делать с кубитами?

Конечно, управление таким объемом мощностей подразумевает выполнение задач, на которые ученые тратят десятилетия. Скорее всего, первой сферой, где начнут использовать квантовое программирование, станет химия.

Потенциальная возможность квантовых компьютеров отбрасывать все невозможные варианты и оставлять верные исходы, может привести буквально к созданию новых элементов, – суперлегких, сверхпрочных, безопасных, энергоемких, в общем, любых материалов.

Следовательно, такие открытия изменят абсолютно все сферы человеческой жизни, начиная от революций в авиастроении и производстве электрокаров, и заканчивая генной инженерией и фармацией.   

К сожалению, пока подобные изменения существуют лишь в перспективе, ведь опыт в квантовом программировании доказывает, что такие компьютеры часто ошибаются, и для проверки их действий нужно еще большее количество кубитов.

Да и реализация полноценного стабильного квантового компьютера довольно сложна, ведь физическое воздействие на твердотельную квантовую точку на полупроводниках может разрушить всю квантовую систему.

Пока разработчикам удавалось производить либо очень краткосрочные квантовые вычисления, либо создавать простейшие однокубитные компьютеры. Но, по заявлениям Google, IBM и Intel, уже в ближайшие годы можно ожидать квантовые тесты, которые выполнят невозможные для классических компьютеров задачи.   

Квантовый заговор

Безусловно, квант и его обуздание может никак не коснуться обычного пользователя, ведь квантовые технологии не подразумевают выполнение бытовых задач.

Мало того, – такие компьютеры будут очень сложными в управлении и их стоимость исчисляется миллионами долларов. Вряд ли те, кто ждут новой линейки iPhone даже в далеком будущем смогут познать всю прелесть квантовых исчислений, адаптированных в своем смартфоне.  

Но, само функционирование квантовых компьютеров может сильно изменить существующие компьютерные системы.

Большинство современных компьютеров используют стандартную технологию шифрования – набор протоколов инфраструктуры открытых ключей или PKI, которая была разработана еще в 1970-х.

PKI позволяет генерировать сложный шифр из случайных чисел, расшифровать который может только предполагаемый получатель сообщения, у кого есть код. Но, часто, киберпреступники подделывали адреса официальных серверов или внедрялись в коммуникацию между сторонами, воруя ключи шифрования.

Для решения проблемы система предложила цифровую подпись – электронный документ, состав которого подтверждает, что отправитель или получатель являются теми, кем они есть на самом деле.

Несмотря на проблемы, долгое время PKI считается эффективным и надежным методом, но теперь квантовое программирование может представить серьезную угрозу такому типу шифрования. Попросту говоря, новые мощные компьютеры смогут легко взламывать компьютерную защиту, на которой основаны практически все мировые государства.

Согласно документам, которые предоставил Эдвард Сноуден, Национальное агентство безопасности США еще в 2013-м выделило около $80 млн на создание квантового компьютера, который сможет обойти большинство типов цифровой защиты.

На фоне этого довольно очевидным и своевременным является распространение нового типа шифрования – технологии блокчейн. В идеале, децентрализованная система, все пользователи которой будут проверять правильность передачи информации и хранить их историю, является довольно защищенным методом.

Но сейчас, такой способ шифрования знаком немногим пользователям, и даже лучшим экземплярам технологии блокчейн предстоит много изменений и усовершенствований.

Так что пока население планеты обращает внимание на гонки вооружений и космические противостояния своих держав, не стоит забывать и о главной схватке 21-столетия: чьи квантовые технологии все-таки окажутся первыми и изменят мир во всех смыслах этого слова.

Хотите знать не только новости, но и что за ними стоит?

Читайте журнал Новое Время онлайн.
Подпишитесь прямо сейчас

Читайте 3 месяца за 59 грн

Читайте срочные новости и самые интересные истории в Viber и Telegram Нового Времени.

Комментарии

1000

Правила комментирования
Показать больше комментариев

Последние новости

ТОП-3 блога

Фото

ВИДЕО

Читайте на НВ style

IT-индустрия ТОП-10

опрос

Погода
Погода в Киеве

влажность:

давление:

ветер: