Google minulý rok spravil niekoľko predikcií týkajúcich sa kvantových počítačov. Hlavne stanovil, čo ešte dokáže spočítať klasický počítač a čo už je nad jeho sily. O zložitejšie výpočty by sa však mohol postarať kvantový počítač!
V IBM nedávno Googlu dokázali, že súčasné počítače podcenil. Dokázali simulovať kvantový počítač s 56 qbitmi. To je… prinajmenšom prekvapivé. Podľa Googlu sme nemali zvládnuť viac, ako 50.
Veľa peňazí za málo muziky
Vo Švajčiarsku tento rok simulovali 45 qbitový systém na sálovom počítači s 500 TB RAM. V IBM zvládli 56 qbitov na ich Vulkane. Ten má iba 3 TB RAM-ky. Ako to zvládli? V skratke, zistili, že simulácia sa dá rozdeliť na viac menších operácií.
No dobre, ale… čo je na tom také ťažké? 45 qbitov, 56 qbitov, 100 qbitov… Prečo by mal byť problém simulovať niečo na moderných serveroch? Veď, Vulcan disponuje 393 216 procesormi a každý z nich má 16 jadier!
Prečo je problém simulovať qbity?
Najmenšou jednotkou informácie je bit. Ten môže byť v dvoch stavoch – 0 alebo 1. V bitových registroch vieme reprezentovať čísla. Pomocou logických obvodov ich môžeme sčítať, odčítať, násobiť…
Qbity fungujú trochu inak. Jeden qbit vie naraz existovať vo viacerých stavoch. Ak je qbitov veľa, vedia robiť niekoľko výpočtov naraz.
Ak máme qbity 2, vieme pomocou nich v jednom okamihu spraviť 2×2 (4) výpočty. Konkrétne:
- 1 o 1
- 1 o 0
- 0 o 1
- 0 o 0
(“o” je nejaká operácia – napríklad +, -, *, /)
Ak máme tri qbity, vieme naraz spraviť 2x2x2 (8) výpočtov. Pri štyroch qbitoch 16, päť qbitov zvládne 32… a tak ďalej. Každým pridaným qbitom sa teda množstvo výpočtov dvojnásobne zvýši. Simulovať 56 qbitov teda znamená spraviť 256 výpočtov. To… to je veľa. Veľmi veľa.
Možno teda máte predstavu, akú zložitú úlohu v IBM zvládli. Mimochodom, asi je jasné, źe nedokázali simulovať 56 qbitov v reálnom čase. Úloha, ktorú by skutočný kvantový počítač zvládol za pár mikrosekúnd Vulcanu trvala dva dni.
Na čo je dobré simulovať kvantový počítač?
Pomôže nám to vo vývoji skutočných kvantových počítačov. Podľa Google by mohli byť v predaji už o päť rokov. Ak naozaj zvládneme vyrobiť tieto stroje, bude to znamenať revolúciu v informatike. Mnohé zložité algoritmy sa asymptoticky zrýchlia. Pomôže nám to napríklad efektívne simulovať skladanie proteínov a teda vyvinúť kvalitnejšie lieky. Študovať chovanie čiernych dier. Zlomiť šifrovanie Bitcoinu…
Kvantové počítače ohrozujú kryptomeny
Viete, prečo sú vaše Bitcoiny v peňaženke v bezpečí? Nikto nemá privátny kľúč, ktorým by mohol odomknúť cestu k pokladu. Ale… viete odkiaľ ste tento kľúč získali vy? Náhodne ste si ho vygenerovali!
Presne tak! Vytvorili ste si náhodné číslo. Šanca, že by niekto úplnou náhodou vygeneroval rovnaké číslo a dostal sa k vašim coinom je mizivá. Uhádnutie kľúča by mu trvalo miliardy rokov.
Ako som však písal, kvantové počítače zvládajú viac výpočtov v jednom momente. Predstavte si systém so 100 000 qbitmi. Takýto počítač by prelomil šifrovanie Bitcoinu, SSL certifikátov na internete, uhádol by všetky heslá… A trvalo by mu to zlomok sekundy.
Máme sa obávať?
Nie. Vývoj systému so 100 000 funkčnými qbitmi bude trvať desaťročia a existujú šifrovania, ktoré nezlomí žiaden kvantový počítač. Projekt QRL (Quantum Resistant Ledger) si dal za cieľ vytvoriť blockchain, na ktorý kvantové PC nedosiahnu.
Sledujte nás na facebooku.
