3 Minuty
Nový milník v kvantovém počítání: Ověřená náhodnost je realitou
Přední odborníci z JPMorgan Chase, Quantinuum, Argonne National Laboratory, Oak Ridge National Laboratory a University of Texas at Austin dosáhli historického bodu v oblasti kvantového počítání. Jejich přelomový výsledek, publikovaný v renomovaném vědeckém časopise Nature, představuje úspěšné generování a ověření skutečně náhodných čísel díky špičkovému kvantovému počítači s 56 kubity. Tento přelom otevírá nové možnosti v kryptografii, ochraně digitálního soukromí a zabezpečené správě dat po celém světě.
Co znamená ověřená náhodnost?
Náhodnost je klíčovým prvkem v mnoha oblastech technologií — od zabezpečení komunikace, ochrany soukromí až po férovost algoritmů v AI a finančních systémech. Běžné počítače ale nedokážou vytvářet opravdu náhodná čísla; spoléhají se na hardwarové generátory, které lze často ovlivnit a jejichž nepředvídatelnost není matematicky zajištěna. V tomto přelomovém experimentu však vědci představili mechanismus označovaný jako „certifikovaná náhodnost“, jenž zaručuje nejen nepředvídatelnost, ale i skutečné vytvoření a matematickou validaci těchto náhodných hodnot.
Tato inovace může zásadně změnit způsob zabezpečení komunikací a kryptografických systémů a přinést dosud nedostupnou míru důvěry v generování a výměně dat.
Vědecké pozadí úspěchu
Středobodem pokroku je protokol navržený Scottem Aaronsonem, uznávaným profesorem informatiky na UT Austin. Za přispění postdoktoranda Shih-Hana Hunga se původně teoretický koncept stává experimentální realitou.
Vědci využili špičkový kvantový počítač Quantinuum System Model H2-1 díky přístupu na dálku a aplikovali inovativní metodu random circuit sampling (RCS), tedy náhodné vzorkování obvodů. Jedná se o výpočetní úlohu natolik složitou, že ji dnešní nejlepší klasické superpočítače nedokážou prakticky napodobit. Průběh experimentu vypadal následovně:
Krok 1: Kvantová výzva
Pomocí krátkého náhodného seedu vytvořil tým sérií obvodů, které zadali do 56kubitiového kvantového počítače. Každý obvod měl za úkol vygenerovat náhodně vybraný výsledek z mnoha možných scénářů.
Krok 2: Klasická ověřovací fáze
S pomocí několika superpočítačů o celkovém výkonu 1,1 ExaFLOPS (1,1 × 10¹⁸ operací s plovoucí desetinnou čárkou za sekundu) bylo důkladně ověřeno, že 71 313 generovaných náhodných bitů nebylo možné simulovat klasickými postupy za reálných podmínek.
Vlastnosti systému a srovnání technologií
Systém H2 od Quantinuum byl v červnu 2024 rozšířen na 56 kubitů, což dramaticky zvýšilo jeho propojení i přesnost vůči předchozím verzím. Každý jednotlivý kubit v systému H2 může navázat spojení s kterýmkoliv jiným, což výrazně zvyšuje výkonnost v metodě random circuit sampling. Upgradem se protokol Aaronsna stal nejen realizovatelným, ale i velmi efektivním — představuje tak významný posun oproti starším kvantovým zařízením.
Výhody a praktické aplikace
- Bezprecedentní bezpečnost: Certifikovaná náhodnost výrazně posiluje kryptografické zabezpečení a snižuje rizika spojená s pseudonáhodnými generátory.
- Ověřitelná ochrana soukromí: Vyšší úroveň soukromí a férovosti pro digitální transakce i AI systémy, protože certifikovaná entropie může být nezávisle prověřena.
- Odolnost vůči manipulaci: Na rozdíl od klasických systémů nelze ani pokusy o ovlivnění kvantového zařízení využít k napodobení nedeterministického chování potřebného k certifikaci náhodnosti.
Jak uvedl Marco Pistoia, vedoucí Global Technology Applied Research v JPMorgan Chase: „Tento milník ukazuje, že kvantové počítače řeší reálné problémy, a předčí možnosti dnešní konvenční výpočetní techniky.“
Dopad na trh s kvantovým počítáním
Díky reálně ověřeným přínosům v praxi tato inovace představuje zásadní krok směrem ke komercializaci kvantových technologií. Prezident a CEO Quantinuum Dr. Rajeeb Hazra konstatuje: „Oslavujeme zásadní přelom, který přibližuje kvantové počítání praktickým a využitelným řešením.“
Projekt posílil i špičkový výpočetní výkon laboratoří amerického ministerstva energetiky (Oak Ridge, Argonne a Lawrence Berkeley National Laboratories), což podtrhlo význam národních institucí pro udržení vedoucí úlohy USA v oblasti kvantových inovací.
Transformační dopad a další využití
Přestože teoretická nadřazenost kvantových technologií je známá již delší dobu, provedený experiment znamená zásadní krok vpřed — kvantové počítače nyní předčily klasické systémy v generování ověřené náhodnosti. To má konkrétní dopad především na kryptografii, ochranu dat aj. Výsledky zároveň potvrzují rozšiřující se názor technologické komunity: vstupujeme do období, kdy kvantové počítače poskytnou odpovědi na otázky, s nimiž si tradiční technologie nedokáže poradit.
Zdroj: neowin
Komentáře