ENTER.1996 2001
Nemesis
abc.com.pl 5
Czarny anioł
Greg Bear WiecznoÂść
index (590)
20 (96)
19 (444)
24 jer (3)
18 (382)
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.Mog³oby siê co prawda wydawaæ, ¿e operacja rozk³adudu¿ej liczby na czynniki pierwsze jest zadaniemegzotycznym, ma³o interesuj¹cym z punktu widzeniapraktycznych zastosowañ, jednak jest to b³¹d! Corazwiêkszego znaczenia praktycznego nabiera w naszymzinformatyzowanym œwiecie kryptografia, a w niej ten typoperacji u¿ywany jest bardzo czêsto.Wszyscy wiemy, ¿e skutecznoœæ szyfrowania zwi¹zana jestz d³ugoœci¹ klucza.Jest to wynik wspomnianej wy¿ejwyk³adniczej relacji pomiêdzy d³ugoœci¹ liczby a czasem,potrzebnym na jej rozk³ad na czynniki pierwsze przezstosowany algorytm.I ju¿ jest jasne, ¿e publikacja algorytmu Shora musia³adaæ silny impuls do praktycznego rozwoju logikikwantowej – z zabawy naukowców logika kwantowa sta³a siêprzedmiotem marzeñ wielu agencji rz¹dowych ca³egoœwiata.Jaka to potêga móc sobie radziæ z dowolnymiszyframi! Nic dziwnego, ¿e prace nad praktyczn¹realizacj¹ komputera kwantowego nabra³y rozmachu.Jak to dzia³a?Praktyczn¹ realizacjê uk³adów logiki kwantowej oparto naodkryciu, ¿e w cz¹steczkach pewnych zwi¹zków chemicznychniektóre atomy mog¹ przyjmowaæ kilka ró¿nych wartoœciswojego wektora spinu (nazwijmy go w uproszczeniuwektorem lokalnego pola magnetycznego wytwarzanego przezatom).Mo¿na wiêc taki atom potraktowaæ jako noœnikelementarnej informacji, jakim w klasycznej logicebinarnej jest bit.Interakcja pomiêdzy s¹siednimiatomami mo¿e pozwoliæ na wzajemne uzale¿nienie stanówposzczególnych atomów, w wyniku czego powstanie uk³adrealizuj¹cy funkcjê logiczn¹.Ze wzglêdu na wielostanowycharakter, dla kwantowego bitu ukuto nazwê qubit.Jedyn¹ obecnie dostêpn¹ technik¹ programowania qubitówjest zmiana ich stanu przy u¿yciu impulsu polaelektromagnetycznego.Odczyt stanu to kolejny problem,obecnie dokonywany jest technik¹ rezonansu magnetycznego(NMR – Nuclear Magnetic Resonanse), podobn¹ dostosowanej w badaniach medycznych.Oczywiœcie tak wykonywane programowanie, a zw³aszczaodczyt wyników, mog¹ byæ prowadzone na wiêkszej liczbiecz¹steczek tworz¹cych kwantowy uk³ad logiczny.Poci¹gato za sob¹ problemy wynikaj¹ce z szumów powstaj¹cych wdu¿ej liczbie cz¹steczek zacieraj¹cych rzeczywistyrezultat.Wynika z tego kolejny problem, którym jestograniczona stabilnoœæ wytworzonej relacji logicznej –po pewnym czasie uk³ad przestaje byæ spójny i po prostunie dzia³a.Ma³y problem – wielki krokW koñcu ubieg³ego roku naukowcy z Almaden ResearchCenter IBM zrealizowali 7-bitowy komputer kwantowy,wykonuj¹cy algorytm Shora.Praktyczne dzia³anie zarównokomputera, jak i algorytmu potwierdzono, uzyskuj¹c 3 i 5jako czynniki pierwsze liczby 15.Skala rozwi¹zanegoproblemu matematycznego mo¿e siê wydawaæ œmiesznie ma³a,jednak bior¹c pod uwagê poziom zaawansowania prac nadkomputerem kwantowym, dzia³aj¹cy model stanowi wielkikrok naprzód.Zrealizowano go przy u¿yciu oko³o 1018(miliard miliardów) cz¹steczek wytworzonego specjalniezwi¹zku chemicznego.W praktycznych zastosowaniach konieczne bêd¹ jednakcz¹steczki o znacznie bardziej z³o¿onych strukturach,zawieraj¹ce tysi¹ce qubitów.W koñcu to przecie¿cz¹steczka stanowi komputer, a ich mnogoœæ u¿ywana wobecnych eksperymentach wynika przede wszystkim ze skalidzia³ania dostêpnych œrodków zapisu i odczytu danych zkwantowego komputera.Daleka drogaAby logika kwantowa mog³a znaleŸæ szersze zastosowaniapraktyczne, konieczne jest, zdaniem naukowców,rozwi¹zanie nastêpuj¹cych problemów:fizyczne uzyskanie skalowalnego systemu z wyraŸniezaznaczonymi qubitami, mo¿liwoœæ inicjalizacji stanuposzczególnych qubitów, zapewnienie czasu spójnoœciuk³adu znacznie d³u¿szego od czasu dzia³ania bramkikwantowej,uzyskanie mo¿liwoœci prostego sprawdzania stanuposzczególnych qubitów.Lista problemów wydaje siê niezbyt d³uga, za to ichskala jest ogromna.Nawet optymiœci nie przewiduj¹powszechnego zastosowania komputerów kwantowych.Wobecnych prognozach przewiduje siê, przynajmniej napocz¹tku, wykorzystanie kwantowych koprocesorów wkonwencjonalnych architekturach komputerów.Mia³yby ones³u¿yæ przede wszystkim, jak to siê dzisiaj ocenia, docelów kryptograficznych.Rozwa¿ane s¹ równie¿ mo¿liwoœciwbudowywania kwantowych uk³adów logicznych wkonwencjonalne nanostruktury krzemowe.Ta ostatniakoncepcja opiera siê na idei wykorzystania spinupojedynczych atomów domieszek w pó³przewodniku, comog³oby stanowiæ wygodny pomost pomiêdzy logik¹ krzemow¹i jej kwantowym nastêpc¹.Kwantowy komputer nie trafi wiêc raczej na nasze biurka,by pracowicie przetwarzaæ nadmiarowy kod kolejnychWindows, w wersji oko³o 2020.Mo¿na ju¿ dziœ mieæpewnoœæ, ¿e jego praktyczna realizacja w skaliu¿ytkowej, która powinna nast¹piæ za 10–15 lat,przyniesie ze sob¹ przewrót przede wszystkim wkryptografii, a ta ostatnia bêdzie nam wówczas bardzo,bardzo potrzebna.Bo ju¿ dziœ jednym z wiêkszychproblemów technologii informacyjnej jest zachowaniew³aœciwego poziomu poufnoœci danych, a co skuteczniejszetechniki szyfrowania s¹ w bardzo ograniczonym stopniudostêpne dla zwyczajnych u¿ytkowników.Stany logiczne qubituStany logiczne qubitu odwzorowuje po³o¿eniewektora spinu atomów.Zmiana po³o¿enia wektoradokonywana jest przy u¿yciu impulsuelektromagnetycznego [ Pobierz caÅ‚ość w formacie PDF ]
