Квантовый компьютер

Квантовый компьютер – вычислительное устройство, которое напрямую

использует явления квантовой механики, такие как суперпозиция и запутанность

для выполнения операций с данными.

В классическом компьютере информация хранится как биты; в квантовом

компьютере она хранится как кубиты (квантовые биты).

Основным принципом квантовых вычислений является то, что квантовые

свойства могут использоваться для представления и структурирования данных, и

квантовые механизмы могут быть разработаны и построены для выполнения

операций с этими данными.

Хотя квантовые вычисления все еще находятся в зачаточном состоянии, были

проведены эксперименты, в которых квантовые вычислительные операции

выполнялись на очень небольшом количестве кубитов.

Если крупномасштабные квантовые компьютеры могут быть построены, они

смогут решать определенные задачи экспоненциально быстрее, чем любой из

наших современных классических компьютеров (например, алгоритм Шора).

Задача факторизации целых чисел считается практически нерешаемой

обычным компьютером для больших целых чисел, которые являются

произведением нескольких простых чисел (например, произведение двух

трёхсотзначных простых чисел). Для сравнения, квантовый компьютер может

решить эту задачу значительно эффективнее, чем классический компьютер,

используя алгоритм Шора для нахождения простых множителей.

Эта способность позволила бы квантовому компьютеру «сломать» многие из

криптографических систем, используемых сегодня, в том смысле, что для

решения задачи будет существовать алгоритм, выполняющийся за

полиномиальное время. В частности, большинство популярных шифров с

открытым ключом основаны на сложности целочисленной факторизации, включая

формы RSA.

Нарушение этих условий будет иметь серьёзные последствия для

электронной конфиденциальности и безопасности.

Единственный способ повысить безопасность алгоритма, такого как RSA, -

увеличить размер ключа и надеяться, что у противника не будет хватать ресурсов

для создания и использования достаточно мощного квантового компьютера.

Кажется правдоподобным, что всегда можно построить классические компьютеры

с большим количеством бит, чем количество кубитов в крупнейшем квантовом

компьютере.