Ученые взломали криптографический код квантового превосходства
Специалисты убеждены, что будущее компьютерных технологий связано с квантовыми вычислениями. От традиционных устройств квантовые компьютеры отличаются использованием уникальных свойств микромира — суперпозиции и интерференции, позволяющих потенциально многократно превзойти сегодняшнюю технику. Феномен, при котором квантовая машина решает проблему, недоступную классическим устройствам, называют квантовым преимуществом. Впрочем, оно проявляется далеко не всегда, что ставит перед физиками и математиками важный вопрос: при каких обстоятельствах возникает данное преимущество?
Ранее ученые формулировали возможные критерии, гарантирующие наличие квантового преимущества, но полного понимания, когда и почему оно реализуется, пока не было достигнуто, пишет ScienceDaily. Чтобы разобраться в этом вопросе, коллектив специалистов из Киотского университета решил подойти комплексно, объединив теорию квантовых вычислений и криптографию — область математики, занимающуюся защитой секретной информации.
Ученые сосредоточились на специфическом классе протоколов, называемых доказательствами квантовости с неэффективным верификатором. Они помогают удостовериться, что устройство действительно демонстрирует квантовую мощь, даже если сам проверяющий не владеет квантовыми технологиями. В ходе экспериментов выяснилось, что работоспособность таких протоколов тесно связана с существованием особого элемента криптографии — односторонней головоломки.
Авторы предложили единую схему, связывая несочетаемые раньше понятия квантового преимущества и криптографической защиты. Впервые была установлена зависимость одного явления от другого. Оказалось, что отсутствие квантового преимущества делает уязвимыми многие криптопротоколы, традиционно рассматривавшиеся как абсолютно надежные. Причем речь идет не только о перспективных квантовых методах шифрования, но и о привычных классических алгоритмах, используемых повсеместно.
Обнаруженная взаимосвязь имеет большое значение не только для будущего практического подтверждения квантового преимущества, но и для текущего развития всей сферы квантовых исследований. «Квантовое преимущество — это долгожданная и активно изучаемая концепция, но она до сих пор не до конца изучена. Наше исследование представляет собой значительный шаг к более глубокому пониманию этого свойства», — комментируют авторы.
Команда надеется, что дальнейшие исследования позволят описать другие типы квантовых преимуществ и в конечном итоге приведут к созданию более общей теоретической основы.
Тем временем ИИ помог физикам найти самый простой способ достижения квантовой запутанности. Подробнее об этом рассказали в другом материале Hi-Tech Mail.
