Powinniśmy mówić o tym więcej: Niewyobrażalna moc komputerów kwantowych. Liliana Kotval


Europejscy naukowcy spędzili ponad 100 lat na rozwijaniu dziedziny mechaniki kwantowej, zagłębiając się we właściwości wszystkich atomów i cząstek, co pozwala na niezwykle szybkie rozwiązywanie nawet najbardziej złożonych problemów. Komputery kwantowe używają kubitów, które wykonują obliczenia matematycznie w zupełnie odmienny sposób niż standardowe – zamiast używać wartości 0 i 1, przyjmują wiele wartości jednocześnie, zgodnie ze standardowym językiem algebry liniowej. W ubiegłym roku IBM skonstruował największy komputer kwantowy z 433 kubitami, wyprzedzając 54-kubitowy procesor Sycamore firmy Google. W 2019 roku procesor Google – Sycamore zakończył obliczenia w 200 sekund, co zajęłoby najmocniejszemu superkomputerowi na świecie 10 000 lat. Wystarczy sobie wyobrazić jak potężne może być 100 milionów lub nawet 10 miliardów kubitów.  

Pomimo szybkich postępów w informatyce kwantowej, ostatnie dane szacunkowe japońskiej firmy technologicznej Fujitsu wskazują, że aby rozdzielić liczbę złożoną z 2048 bitów lub RSA-2048, komputer kwantowy potrzebowałby około 10 000 kubitów, 2,23 biliona bramek kwantowych i głębokości obwodu kwantowego wynoszącej 1,8 biliona. W styczniu 2023 roku firma przeprowadziła testy przy użyciu 39-kubitowego komputera kwantowego, aby sprawdzić jak trudne byłoby dla niego przełamanie istniejącej kryptografii. Przewidziała, że pomyślne złamanie klucza RSA zajęłoby około 104 dni. Inni badacze oszacowali, że wymagałoby to co najmniej miliona lub nawet 20 milionów kubitów. Obecnie nie ma pewności co do tego, kiedy komputery kwantowe będą zdolne do złamania RSA i zostaną wyposażone w wystarczającą do złamania obecnego szyfrowania liczbę kubitów. Jednakże może się to zmienić w niedalekiej przyszłości.  

Osiągnięcie pełnej funkcjonalności przez komputery kwantowe może oznaczać, że ataki szyfrujące dane będą w stanie zagrozić nawet najbardziej bezpiecznym, według dzisiejszych standardów, danym. Będą w stanie złamać szyfrowanie używane przez większość przedsiębiorstw, jednostek gospodarki czy administracji. Uczyni to dzisiejsze metody i urządzenia szyfrujące całkowicie bezużytecznymi w przyszłości, co wywoła międzynarodowy chaos, jeśli nie zostaną one zmodernizowane tak, aby były ‘’kwantowo bezpieczne’’, na przykład poprzez aktualizacje lub zwykłą wymianę.  

Nie oznacza to jednak, że dzisiejsze dane są nadal poza zasięgiem obliczeń kwantowych – zostały one zebrane przez tajne służby niektórych rządów, by w chwili, gdy obliczenia kwantowe staną się dostępne, odczytać je wykorzystując metodę odszyfrowywania retrospektywnego. Brak wdrożonych odpowiednich środków bezpieczeństwa stwarza obecnie możliwość gromadzenia skradzionych, cennych informacji. Kryptografia post-kwantowa musi więc powstać z dużym wyprzedzeniem, aby nie tylko poradzić sobie z przyszłymi zagrożeniami związanymi z odszyfrowywaniem danych, ale także z tymi, które dzieją się już teraz tuż pod naszym nosem. 

Z drugiej strony, nie można zapomnieć o wielu korzyściach wynikających z zastosowania obliczeń kwantowych, chociażby w medycynie badania nad lekami oraz innymi substancjami chemicznymi będą krótsze i dokładniejsze, co pozwoli na wcześniejsze diagnozowanie chorób oraz opracowanie leków ratujących życie. Podobnie w ekologii; dzięki ograniczeniu emisji dwutlenku węgla i metanu oraz opracowaniu taniego wodoru jako alternatywy dla paliw kopalnych, walka ze zmianami klimatycznymi będzie możliwa. Wykorzystanie tej technologii pomoże rozwikłać mnóstwo obecnie nierozwiązywalnych problemów. Jak wszystko, posiada ona zarówno wady, jak i zalety. Ogromne znaczenie w przyszłości będzie miało to, w jaki sposób przygotujemy się na jej nadejście oraz jak będziemy wykorzystywać jej niewyobrażalną moc.