Початок кінця. Як Google наблизив цифровий апокаліпсис, створивши платформу для квантових комп'ютерів

23 липня 2018, 20:03

Google представив відкриту платформу для розробки квантових комп'ютерів і вирішив об'єднати сили всіх розробників. Експерти передрікають потенційну шкоду для міжнародних систем безпеки та цифрового захисту користувачів.

Фантастичним концептом минулого століття, і реальним головним завданням 21-го століття є створення повноцінного квантового комп'ютера – обчислювальної машини, яка може повністю змінити всі сфери людського життя.

Відео дня

Природно, першими такий пристрій хочуть створити діючі світові IT-гіганати – IBM, Intel, Google. Останні значно просунулися вперед у цій сфері за поточний рік.

Минулого тижня, команда Google AI Quantum, яка відповідає за розвиток квантових комп'ютерів, презентувала першу версію відкритої платформи Cirq для створення робочих алгоритмів квантового програмування.

Раніше Google представили 72-кубітний квантовий процесор Bristlecone. У блозі корпорації зазначено, що Google Quantum AI lab, відповідальні за розробку квантового комп'ютера, повинні тестувати на ньому системні помилки і можливий розвиток технології для вирішення завдань в реальному світі.

Саме на цьому процесорі Google AI Quantum тестуватимуть алгоритми, створені на платформі Cirq. У перспективі, це може допомогти Google одними з перших розробити перший повноцінний квантовий комп'ютер.

Головною перевагою квантового комп'ютера є використання замість бітів – кубітів, одиниць інформації, які виконують відразу два результати, можуть обробляти більшу кількість інформації і вирішувати набагато складніші завдання.

Платформа Google

Представлена ​​Google Cirq – це відкрита платформа з програмним забезпеченням, яке дозволяє розробникам пропонувати власні квантові алгоритми, без глибоких знань в квантовій фізиці. Як пише MIT Technology Review, Google приєднав Cirq до TensorFlow – іншої відкритої платформи для спрощеної розробки комп'ютерного програмного забезпечення.

Будь-який користувач, зацікавлений в програмуванні зможе протестувати свої квантові алгоритми на симуляторах. Кампанія призначена для написання програмного забезпечення, яке буде встановлено на справжніх квантових комп'ютерах в майбутньому.

Автори ідеї сподіваються створити продуктивне і комфортне середовище для об'єднання зусиль: «Ми знаходимося на самому початку розвитку квантового програмування, і відкрите уявлення рішень буде перевагою для всіх», – каже Ендрю Чайлдс, директор Об'єднаного центру квантової інформації та інформатики в університеті Меріленду.

Але не всі вчені стоять на стороні розробки квантових комп'ютерів. Професор університету імені Бен-Гуріона Шломі пайової прогнозує, що квантове програмування поставить під загрозу чинне комп'ютерне шифрування, зможе обійти всі засоби цифрового захисту та незаконно заволодіти інформацією, яка зберігається в будь-яких світових регістрах і установах.

Щоб зрозуміти чому це небезпечно, треба згадати що таке квантові комп'ютери взагалі.

Отже, квантовий комп'ютер

Концепт квантових комп'ютерів заснований на головній теорії квантової механіки – теорії мультивсесвіту. Взаємодія атомів і елементарних неподільних частинок – квантів – передбачає перебування атомів (а, отже, і всіх предметів) відразу в двох станах. Саме це явище і називається квантовою суперпозицією.

У глобальних масштабах, квантова суперпозиція обіцяє існування паралельних всесвітів, а на практиці може бути реалізована в суперпотужному квантовому комп'ютері.

Практично всі сучасні електронні пристрої технічно обумовлені зберіганням і обробкою мінімальних одиниць інформації – бітів. У програмному коді біти відповідають за все два значеннями – 1 (один) і 0 (нуль), і всі наші дії з ноутбуком або смартфоном (відкривання додатків, настройка камери, голосові помічники і складні інтелектуальні функції) являють собою послідовність з одиниць і нулів.

У випадку ж з квантовою одиницею інформації – квантовим бітом або кубітом – ці дві позиції (1 і 0) виконуються одночасно, що дозволяє кубітам обробляти набагато більшу кількість інформації і виконувати неможливі для сучасних комп'ютерів завдання.

Експерти порівнюють біти в класичному комп'ютері з монетами, що лежать орлом або решкою, а кубіти з монетами, підкинутими в повітря, які обертаються, показуючи відразу обидві сторони.

Перевага кубітів також в тому, що при додаванні однієї одиниці вони подвоюють потужність всієї мікросхеми, в той час як додавання одного біта практично нічого не змінює і все одно вимагає колосальних обсягів інформації для вирішення складних завдань.

У Insider.pro підрахували, що створення квантового комп'ютера потужністю в 300 кубітів буде відповідати класичному комп'ютеру з кількістю бітів, що дорівнює кількості атомів у всесвіті, – приблизно 91-значне число.


Що робити з кубітами?

Звичайно, управління таким обсягом потужностей вклюає в себе виконання завдань, на які вчені витрачають десятиліття. Найімовірніше, першою сферою, де почнуть використовувати квантове програмування, стане хімія.

Потенційна можливість квантових комп'ютерів відкидати всі неможливі варіанти і залишати правильні результати, може призвести буквально до створення нових елементів, – надлегких, надміцних, безпечних, енергоємних, загалом, будь-яких матеріалів.

Отже, такі відкриття змінять абсолютно всі сфери людського життя, починаючи від революцій в авіабудуванні і виробництві електрокарів, і закінчуючи генною інженерією та фармацією.

На жаль, поки подібні зміни існують лише в перспективі, адже досвід у квантовому програмуванні доводить, що такі комп'ютери часто помиляються, і для перевірки їхніх дій потрібна ще більша кількість кубітів.

Та й реалізація повноцінного стабільного квантового комп'ютера досить складна, адже фізичний вплив на твердотільну квантову точку на напівпровідниках може зруйнувати всю квантову систему.

Поки розробникам вдавалося робити або дуже короткострокові квантові обчислення, або створювати найпростіші однокубітні комп'ютери. Але, за заявами Google, IBM і Intel, вже в найближчі роки можна очікувати квантові тести, які виконають неможливі для класичних комп'ютерів завдання.

Квантова змова

Безумовно, квант і його приборкання може оминути звичайного користувача, адже квантові технології не мають на увазі виконання побутових завдань.

Більше того, – такі комп'ютери будуть дуже складними в управлінні і їхня вартість обчислюється мільйонами доларів. Навряд чи ті, хто чекають нової лінійки iPhone навіть в далекому майбутньому зможуть пізнати всю красу квантових обчислень, адаптованих у своєму смартфоні.

Але, саме функціонування квантових комп'ютерів може сильно змінити існуючі комп'ютерні системи.

Більшість сучасних комп'ютерів використовують стандартну технологію шифрування – набір протоколів інфраструктури відкритих ключів або PKI, яка була розроблена ще в 1970-х.

PKI дає змогу генерувати складний шифр із випадкових чисел, розшифрувати який може тільки імовірний одержувач повідомлення, у якого є код. Але, часто, кіберзлочинці підробляли адреси офіційних серверів або втручалися в комунікацію між сторонами, крадучи ключі шифрування.

Для вирішення проблеми система запропонувала цифровий підпис – електронний документ, склад якого підтверджує, що відправник або одержувач є тими, ким вони є насправді.

Незважаючи на проблеми, довгий час PKI вважається ефективним і надійним методом, але тепер квантове програмування може представляти серйозну загрозу такого типу шифрування. Попросту кажучи, нові потужні комп'ютери зможуть легко зламувати комп'ютерний захист, на якому засновані практично всі світові держави.

Згідно з документами, які надав Едвард Сноуден, Національне агентство безпеки США ще в 2013-му виділило близько $80 млн на створення квантового комп'ютера, який зможе обійти більшість типів цифрового захисту.

На тлі цього досить очевидним і своєчасним є поширення нового типу шифрування – технології блокчейн. В ідеалі, децентралізована система, всі користувачі якої будуть перевіряти правильність передачі інформації і зберігати їхню історію, є досить захищеним методом.

Але зараз, такий спосіб шифрування знайомий небагатьом користувачам, і навіть найкращим екземплярам технології блокчейн потрібно багато змін і удосконалень.

Отож поки населення планети звертає увагу на гонку озброєнь і космічні протистояння своїх держав, не варто забувати і про головну сутичку 21-століття: чиї квантові технології все-таки виявляться першими і змінять світ в усіх сенсах цього слова.

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X