Ученым впервые удалось сгенерировать настоящие случайные числа, используя 56-кубитный квантовый компьютер. Это достижение стало возможным благодаря совместной работе специалистов из JPMorganChase, Quantinuum, Аргоннской национальной лаборатории, Окриджской национальной лаборатории и Техасского университета в Остине, о чем сообщается в журнале Nature.
Об этом сообщает ProIT
Сертифицированная случайность в квантовых компьютерах
Исследователи продемонстрировали сертифицированную случайность, что означает, что квантовый компьютер генерирует случайные числа, а классический суперкомпьютер проверяет их подлинность и подтверждает, что эти числа были созданы заново. Это значительное достижение на пути к практическому использованию квантовых компьютеров для решения задач, которые невозможно решить с помощью классических систем.
«Когда я впервые предложил свой сертифицированный протокол случайности в 2018 году, я не имел представления, сколько времени мне придется ждать, чтобы увидеть его экспериментальную демонстрацию. Разработка оригинального протокола и его понимание — это первый шаг к использованию квантовых компьютеров для создания сертифицированных случайных битов для реальных криптографических приложений», — отмечает Скотт Ааронсон.
Протокол сертифицированной случайности
Разработчики из Quantinuum и JPMorganChase в прошлом году объявили о выполнении задач на своих квантовых компьютерах, которые оказались невозможными для классических суперкомпьютеров. Это достижение, известное как квантовое преимущество, продемонстрировало работу квантовых компьютеров в сценариях, недоступных классическим системам. Однако вызов заключался в реализации этой мощности для практических задач.
Для генерации сертифицированной случайности использовали случайную циклическую выборку, что является критически важным для криптографии и защиты данных. Классические компьютеры не способны самостоятельно генерировать настоящие случайные числа, поэтому обычно подключаются к аппаратным генераторам случайных чисел. Однако такие системы могут быть уязвимы для злоумышленников, которые могут манипулировать данными. Вместо этого сертифицированный протокол случайности исключает мошенничество, даже если злоумышленники получат доступ к квантовому компьютеру.
Команда ученых удаленно получила доступ к 56-кубитному квантовому компьютеру Quantinuum System Model H2, сгенерировав случайные сертифицированные биты. Они реализовали протокол сертифицированного расширения случайности (RCS), который позволяет генерировать больше случайных чисел, чем предусмотрено входными данными.
Протокол состоял из двух этапов: сначала квантовый компьютер выполнял сложные задачи, которые не мог бы решить ни один классический суперкомпьютер. После этого происходила математическая сертификация случайности с помощью классических систем, в результате которой было подтверждено, что случайность не может быть имитирована.
В июне 2024 года Quantinuum модернизировала свой квантовый компьютер, что повысило его производительность в 100 раз благодаря высокой точности и общей связности кубитов, что подтвердило невозможность получения таких результатов на классических компьютерах.
