stigningen i kvantecomputere og implikationer for nuværende krypteringsstandarder er velkendte. Men hvorfor skulle kvantecomputere være særligt dygtige til at bryde kryptering? Svaret er en fiks smule matematisk jonglering kaldet Shor's algoritme. Spørgsmålet, der stadig efterlader sig, er: Hvad er det, denne algoritme gør, der får kvantecomputere til at være så meget bedre til at knække kryptering? I denne video, YouTuber minutfysik forklarer det i sin traditionelle whiteboard tegneseriestil.
"Kvanteberegning har potentialet til at gøre det super, super nemt at få adgang til krypterede data - som at have et lyssværd, du kan bruge til at skære igennem enhver lås eller barriere, uanset hvor stærk," siger minutephysics. "Shors algoritme er det lyssværd."
Ifølge videoen virker Shor's algoritme ud af den forståelse, at for ethvert par tal vil multiplikation af et af dem i sidste ende nå en faktor af det andet tal plus eller minus 1. Du gætter derfor det første tal og faktoriserer det. ud, lægge til og trække 1 fra, indtil du kommer til det andet tal. Det ville låse op for krypteringen (specifikt RSA her, men det virker videre nogle andre typer), fordi vi så ville have begge faktorer.
En af grundene til, at denne tilsyneladende simple proces er afhængig af udviklingen af kraftige kvantecomputere, er, at det kræver en enorm mængde forsøg at finde den korrekte effekt til at gange det første tal med for at finde en faktor af det andet tal (N) ± 1. Krypteringsnøglen er et ret langt tal, og kraften kan derfor være alt fra 1 til millioner. Men brute force er ikke grunden til, at kvantecomputere fungerer så godt her.
Superpositionernes supermagter
Kort sagt, takket være kvantesuperpositionering kan en kvantecomputer beregne mange svar for et enkelt input. Videoen siger dog, at du kun får ét svar output ad gangen, med sandsynligheder knyttet. For at løse det problem er beregningen sat op, så forkerte svar forstyrrer hinanden, så kun det rigtige svar (eller i det mindste et godt gæt) vil sandsynligvis blive outputtet. Det regnestykke, som fokuserer på at finde den rigtige strøm p, er Shors algoritme.
Det hele er ekstremt matematisk, der involverer en assist fra Euklids algoritme, samt en kvante-Fourier-transformation, der forvandler en række superpositioner af superpositioner til sinusbølger, der enten konstruktivt (føjer til hinanden) eller destruktivt interfererer - dvs. ophæver hinanden. Videoen siger, at du i det væsentlige kan rigge den til, så kun 1/p er reddet, med alle de andre svar destruktivt blandet ud af strid. Når du først er der, er det en tur i parken at finde p, hvilket gør det meget nemmere at finde de to krypteringsfaktorer. Se hele videoen for flere detaljer, og for måske at føle dig lidt klogere.
Det er Peter Shor i øvrigt stadig trives, og hvis du er interesseret i et dybt dyk om, hvordan han brød internettet, er her en anden video, hvor manden selv forklarer, hvordan han fandt ud af det hans eponyme mesterværk.
