Vedcom sa podarilo dosiahnuť obrovský prelom v oblasti náhodnosti dát, keď prvýkrát použili kvantový počítač na generovanie skutočne náhodného čísla. Vzniknutý výsledok, ktorý nie je možné predpovedať ani s najvýkonnejšími superpočítačmi, otvára nové možnosti pre bezpečnú elektronickú komunikáciu a kryptografiu. Na tému upozornil portál ScienceAlert.

Prečo sú kvantové čísla výnimočné?

Výskumníci využili 56-qubitový kvantový počítač spoločnosti Quantinuum a implementovali protokol, ktorý navrhol počítačový vedec Scott Aaronson z University of Texas v Austine spolu so Shih-Han Hungom. Protokol známy ako „certifikovaná náhodnosť“, umožňuje overiť, či vzniknuté číslo nie je výsledkom žiadneho skrytého algoritmu alebo predvídateľného vzorca. Kvantová náhodnosť sa tak stáva realitou a s ňou aj možnosť dosiahnuť vyššiu úroveň bezpečnosti v kybernetickom priestore.

Výsledky výskumu boli publikované v žurnále Nature.

Bežné generátory náhodných čísel, ktoré dnes využívame v počítačoch, sa spoliehajú na zložité matematické algoritmy alebo fyzikálne procesy. Problémom však je, že všetky tieto metódy sú v zásade deterministické. Ak by sme mali dostatočne výkonný počítač, dostatok informácií o ich vnútorných procesoch, mohli by sme predpovedať ich výsledky.

Midjourney/Úprava redakcie

Vedci z Quantinuum využili 56-qubitový kvantový procesor, ktorý generoval číslo pomocou kvantového previazania a superpozície. Tento proces je principiálne nepredvídateľný, no samotný fakt, že kvantový počítač niečo vyprodukuje, ešte nezaručuje jeho náhodnosť.

Aby sa predišlo akýmkoľvek pochybnostiam, výskumníci použili štandardizovaný benchmarkový test, ktorý porovnával výstup kvantového počítača s teoretickými modelmi skutočnej náhodnosti. Na overenie výsledku využili výkonné superpočítače s kombinovanou výpočtovou kapacitou 1,1 exaflops. Tento test potvrdil, že generované číslo neobsahovalo žiadne predvídateľné vzory a spĺňalo najvyššie štandardy náhodnosti.

Scott Aaronson, ktorý na metóde pracoval už od roku 2018, poznamenal: „Keď som prvýkrát navrhol svoj protokol certifikovanej náhodnosti, netušil som, ako dlho bude trvať, kým uvidím jeho experimentálne potvrdenie.“

Prínosy pre kybernetickú bezpečnosť a budúcnosť kvantovej náhodnosti

Overenie kvantovej náhodnosti je prelomové najmä v oblasti kryptografie. Bežné šifrovacie metódy sa spoliehajú na generovanie veľkých náhodných čísel, ktoré sa používajú na tvorbu bezpečných kľúčov. Ak by boli tieto čísla predvídateľné, útočník by mohol systém prelomiť. S kvantovými generátormi sa táto možnosť eliminuje.

Midjourney/Atom Computing Quantum

Tím výskumníkov z Quantinuum navyše ukázal, že kvantová náhodnosť nemusí byť len teoretickou záležitosťou. Ich experiment sa totiž uskutočnil na skutočnom kvantovom počítači. To znamená, že v budúcnosti by podobné generátory mohli byť dostupné pre široké spektrum priemyselných aplikácií, od finančných transakcií po simulácie v oblasti výskumu a vývoja.

Rajeeb Hazra dodáva, že „aplikácia certifikovanej kvantovej náhodnosti nielenže demonštruje bezkonkurenčný výkon našej technológie, ale zároveň nastavuje nový štandard pre kvantovú bezpečnosť a pokročilé simulácie naprieč rôznymi odvetviami.“

Čítajte viac z kategórie: Novinky