Исследования Калифорнийского технологического института указывают на квантовую готовность к концу десятилетия
Новаторское исследование Калифорнийского технологического института в сотрудничестве со связанным с ним стартапом Oratomic предполагает, что функциональные квантовые компьютеры, способные выполнять важные реальные приложения, могут быть готовы уже к 2030 году. криптовалюта.
Результаты, опубликованные на прошлой неделе в журнале Nature Quantum Computing, подробно описывают достижения в области стабильности кубитов, исправления ошибок и масштабируемой архитектуры. Работа команды под руководством доктора Ани Шармы из Калифорнийского технологического института и технического директора Oratomic доктора Цзянь Ли сосредоточена на новой конструкции кубита с «когерентным состоянием», которая радикально снижает скорость декогеренции и улучшает связность в многокубитной системе. В их статье, озаглавленной «Интегрированные архитектуры фотонных кубитов для краткосрочного квантового преимущества», утверждается, что система из 256 кубитов, демонстрирующая частоту ошибок ниже 1 на 10 000, теперь является реальной целью в течение следующих семи лет.
Прорыв: новая эра стабильности кубитов
На протяжении десятилетий хрупкость кубитов – фундаментальных строительных блоков квантовых компьютеров – была основным вопросом. препятствие. Шум окружающей среды, колебания температуры и даже рассеянные электромагнитные поля могут привести к «декогерентности» кубитов, потере их квантовых свойств и появлению ошибок. Коллаборация Калифорнийского технологического института и Oratomic утверждает, что добилась значительных успехов в решении этих проблем.
«Наше исследование демонстрирует надежную архитектуру кубитов на фотонной основе, которая интегрирует передовые протоколы исправления ошибок непосредственно в чип», — объяснил доктор Шарма во время виртуальной пресс-конференции. «Используя специализированные волноводы из нитрида кремния и новые методы криогенного охлаждения, мы добились стабильного времени когерентности кубитов, превышающего 150 микросекунд, что является критическим порогом для запуска сложных алгоритмов. Опыт Oratomic в точном производстве этих фотонных схем сыграл важную роль в преобразовании теоретических разработок в практические прототипы».
Доктор. Ли добавил: «Хотя универсальные отказоустойчивые квантовые компьютеры остаются долгосрочной целью, наш прогноз на 2030 год нацелен на машины, способные достичь «квантового преимущества» для решения конкретных, важных задач. Это означает, что они превзойдут даже самые мощные классические суперкомпьютеры для определенных вычислений, в том числе тех, которые имеют отношение к криптографическим задачам».
Криптозагадка: надвигается экзистенциальная угроза
Потенциальное появление мощных квантовых компьютеров к 2030 году бросает тень на нынешнее состояние цифровой безопасности, особенно в сфере криптовалют. Подавляющее большинство современного шифрования, в том числе криптографии с открытым ключом (например, RSA и криптографии с эллиптической кривой или ECC), обеспечивающего безопасность транзакций блокчейна и цифровых кошельков, основано на математических задачах, которые вычислительно неразрешимы для классических компьютеров. Однако такие алгоритмы, как алгоритм Шора, исполняемый на достаточно мощном квантовом компьютере, могут факторизовать большие числа и решать задачи дискретного логарифма с разрушительной эффективностью.
«Если квантовые компьютеры, способные выполнять алгоритм Шора, станут реальностью к 2030 году, практически все существующие криптографические стандарты станут устаревшими», — предупредил профессор Дэвид Чен, эксперт по кибербезопасности Массачусетского технологического института, в интервью DailyWiz. «Речь идет не только о взломе банковских счетов; речь идет о подрыве фундаментального доверия к цифровым коммуникациям, безопасным транзакциям и всей экосистеме блокчейнов. Последствия для Биткойна, Эфириума и бесчисленного множества других криптовалют являются глубокими, угрожая их базовой модели безопасности».
Гонка за разработку постквантовой криптографии (PQC) – алгоритмов, предназначенных для противостояния атакам со стороны квантовых компьютеров – усилилась. Правительства и крупные технологические компании вкладывают ресурсы в эту область, но график Калифорнийского технологического института и Оратома подчеркивает острую необходимость широкого внедрения этих новых стандартов.
За гранью шифрования: спектр квантовых возможностей
Хотя угроза нынешнему шифрованию значительна, последствия доступных квантовых вычислений выходят далеко за рамки. К 2030 году эти машины могут совершить революцию:
- Открытие лекарств: моделирование молекулярных взаимодействий с беспрецедентной точностью, ускоряющее разработку новых лекарств.
- Материаловедение: разработка новых материалов с заданными свойствами, от сверхпроводников до современных компонентов аккумуляторов.
- Финансовое моделирование: оптимизация сложных портфелей, оценка рисков и алгоритмическая торговля. стратегии.
- Искусственный интеллект: Совершенствование алгоритмов машинного обучения, особенно в таких областях, как распознавание образов и оптимизация данных.
Исследование Калифорнийского технологического института и Оратома служит одновременно маяком технологического прогресса и ярким напоминанием о предстоящих задачах. По мере приближения квантового горизонта проактивная подготовка и инвестиции в квантовоустойчивые технологии будут иметь первостепенное значение для продвижения в эту эпоху преобразований.
