Ο πρώτος ασφαλής κβαντικός υπολογιστής

Το πρώτο σημαντικό βήμα για την ασφάλεια των κβαντικών υπολογιστών έκανε ομάδα ερευνητών

Απόλυτη ασφάλεια σε ένα κβαντικό σύννεφο; Αυτό υπόσχεται ένας «τυφλός» κβαντικός υπολογιστής ο οποίος λειτουργεί χωρίς ούτε καν να «βλέπει» τα δεδομένα του. Αν και απέχουμε ακόμη πολύ από την ανάπτυξη ενός πλήρως λειτουργικού υπολογιστή του είδους – όπως και από αυτήν ενός «quCloud» – η ανακάλυψη μας φέρνει ένα σημαντικό βήμα πιο κοντά στην υλοποίηση ενός κβαντικού υπερκυβερνοχώρου.
Η νέα τεχνική, η οποία εμπίπτει σε αυτό που αποκαλούμε «κβαντική κρυπτογραφία», εξασφαλίζει την προστασία των δεδομένων συνδυάζοντας τις αρχές του κβαντικού συσχετισμού (ή κβαντικής διεμπλοκής) με αυτές της φαινομενικής τυχαιότητας. Θα επιτρέψει στους μελλοντικούς χρήστες να χρησιμοποιούν εξ αποστάσεως κβαντικούς υπολογιστές και κβαντικές εκδοχές «νεφών» σαν το «iCloud» με απόλυτη ασφάλεια.

Τυφλός κβαντικός υπολογισμός

Αν και η ιδέα του συνδυασμού των δυο παραπάνω αρχών – ο «τυφλός κβαντικός υπολογισμός» όπως ονομάζεται – έχει διατυπωθεί θεωρητικά από το 2009 είναι η πρώτη φορά που κάτι τέτοιο επιτυγχάνεται στην πράξη, από μια διεθνή ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον πρωτοπόρο των κβαντικών υπολογιστών Αντον Τσέλινγκερ του Πανεπιστημίου της Βιέννης.
Όπως περιγράφεται σε μελέτη που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Science» οι ερευνητές χρησιμοποιώντας ως βάση έναν κβαντικό υπολογιστή φωτονίων, δημιούργησαν σειρές φωτονίων οι οποίες φαινομενικά μοιάζουν τυχαίες αλλά στην ουσία αποτελούν κωδικοποιημένες εκδοχές δυο διαφορετικών προγραμμάτων – του αλγορίθμου Ντόιτς-Γιόσα και του αλγορίθμου Γκρόβερ.
Αυτές οι σειρές φωτονίων διοχετεύθηκαν στον κβαντικό υπολογιστή ο οποίος «έτρεξε» μεν κανονικά τα προγράμματα αλλά, επειδή οι αλγόριθμοι ήταν κωδικοποιημένοι, κανείς δεν ήταν σε θέση να «δει» τι ακριβώς γινόταν. Γι’ αυτό και οι ειδικοί μιλάνε για έναν «τυφλό» υπολογιστή ο οποίος δεν είναι σε θέση να δει τα ίδια τα δεδομένα του. Αυτά μπορούν να «διαβαστούν» μόνον αν αποκωδικοποιηθούν και ελεγχθούν – κάτι το οποίο γίνεται αμέσως αντιληπτό.

Προς ένα ασφαλές «quCloud»

Οι κβαντικοί υπολογιστές, οι οποίοι λειτουργούν με «qubits» ή κβαντικά bits, εκμεταλλεύονται την ιδιότητα των κβαντικών σωματιδίων να βρίσκονται ταυτόχρονα σε περισσότερες από μια καταστάσεις. Αυτό τους καθιστά απίστευτα πιο ισχυρούς και γρήγορους από τους υπάρχοντες υπολογιστές, δίνοντάς τους τη δυνατότητα να ελέγχουν ταυτόχρονα πολλές δυνατές λύσεις σε κάθε πρόβλημα.
Προς το παρόν ωστόσο οι επιστήμονες δεν έχουν κατορθώσει να αναπτύξουν έναν λειτουργικό κβαντικό υπολογιστή. Αν κάποτε το επιτύχουν, ένας τέτοιος «υπερυπολογιστής» θα είναι υπερβολικά ακριβός – δυσπρόσιτος ακόμη και για «ανθηρούς» κρατικούς προϋπολογισμούς, πόσω μάλλον για απλούς πολίτες.
Για τον λόγο αυτόν, αν το κβαντικό υπολογιστικό μέλλον γίνει πραγματικότητα, οι ειδικοί θεωρούν ότι, τουλάχιστον στις πρώτες φάσεις του, θα υπάρχουν ελάχιστοι κβαντικοί υπολογιστές οι οποίοι θα «νοικιάζουν» τον χρόνο τους σε πολλούς χρήστες ανά τον κόσμο. Αυτό εγείρει το ζήτημα της εξασφάλισης της μυστικότητας και της προστασίας των δεδομένων των εξ αποστάσεων χρηστών. Μια λύση σε αυτό το πρόβλημα προσφέρει ο «τυφλός κβαντικός υπολογισμός» και η ανακάλυψη των ερευνητών του Πανεπιστημίου της Ζυρίχης.

Πηγή: Το Βήμα
http://www.sciencemag.org/content/335/6066/303