Квантовые компьютеры: прорыв в генерации истинно случайных чисел и его значение для криптографии и статистики
Квантовые технологии продолжают демонстрировать свой потенциал, и недавний прорыв в области генерации истинных случайных чисел стал важным шагом к их интеграции в реальное применение. Исследование, опубликованное в авторитетном журнале *Nature*, описывает успешную реализацию протокола сертифицированной случайности, разработанного профессором Скоттом Ааронсом из Техасского университета в Остине.
Суть протокола состоит из двух ключевых этапов: генерации случайных чисел и их сертификации. Уникальность данного подхода заключается в том, что результаты проверяются с использованием классических суперкомпьютеров, в рамках недавнего эксперимента было задействовано несколько машин с совокупной производительностью 1,1 экзафлопс, что эквивалентно 1,1×1018 операций в секунду. Это сочетание квантовых и классических вычислений не только подтверждает истинность получаемых случайных чисел, но и подчеркивает возможности квантовых вычислений, которые ранее считались теоретическими.
«Когда я впервые предложил свой протокол сертифицированной случайности, мне не хватало представления о том, сколько времени потребуется для его экспериментальной реализации», — поделился Ааронсон. Он отметил, что этот прорыв открывает двери для практического применения квантовых компьютеров в создании сертифицированных случайных битов, необходимых для современных криптографических задач.
Согласно данным из различных исследований, классические компьютеры не могут генерировать истинно случайные числа, что приводит к использованию аппаратных генераторов случайных чисел. Однако данный метод уязвим: злоумышленник может контролировать процесс генерации и вводить поддельные данные, что ставит под угрозу безопасность криптографических систем. Новый протокол гарантирует абсолютную защиту от подлога даже в случае компрометации самого квантового компьютера. Это обращает внимание на актуальность и необходимость истинно случайных чисел в современном цифровом мире, где безопасность данных становится все более важной.
Эксперимент проводился на квантовом компьютере второго поколения System Model H2, который использует ионные ловушки. Система уже была расширена до 56 кубитов, что свидетельствует о непрерывном развитии технологий. Глава компании Quantinuum Раджиб Хазра отметил: «Сегодня мы отмечаем важное событие в мире квантовых вычислений. Наша технология устанавливает новый стандарт для квантовой безопасности и моделирования в таких областях, как финансы и промышленность».
На фоне недавних достижений в области квантового превосходства множества компаний, этот прорыв является значимым шагом к практическому применению квантовых технологий в реальных задачах. Сертифицированная случайность на базе квантовых вычислений обещает стать оружием против растущих угроз в сфере кибербезопасности и откроет новые возможности для криптографии, статистики и моделирования, что подчеркивает важность инвестиций и внимания к исследованиям в этой динамично развивающейся области.
