Kuinka kvanttifysiikka johtaa yleisten algoritmien salauksen purkamiseen

- kvanttilaskennan nousu ja se on vaikutukset Nykyiset salausstandardit ovat hyvin tunnettuja. Mutta miksi kvanttitietokoneiden pitäisi olla erityisen taitavia salauksen rikkomisessa? Vastaus on hienoa matemaattista jongleerausta Shorin algoritmi. Vielä herää kysymys: Mitä tämä algoritmi tekee, mikä saa kvanttitietokoneet niin paljon paremmin murtamaan salauksen? Sisään tämä video, YouTuber minuuttifysiikka selittää sen perinteisellä taulun sarjakuvatyylillään.

"Kvanttilaskennalla on potentiaalia tehdä siitä superhelppo päästä käsiksi salattuihin tietoihin – kuten valomiekan avulla, jolla voit murtautua minkä tahansa lukon tai esteen läpi, olipa se kuinka vahva tahansa", minutephysics sanoo. "Shorin algoritmi on se valomiekka."

Videon mukaan Shorin algoritmi toimii sen käsityksen mukaan, että minkä tahansa lukuparin kertominen itsellään saavuttaa toisen luvun kertoimen plus tai miinus 1. Näin ollen arvaat ensimmäisen luvun ja kerrot sen ulos, lisäämällä ja vähentämällä 1, kunnes tulet toiseen numeroon. Tämä avaisi salauksen (erityisesti RSA täällä, mutta se toimii joitain muita tyyppejä), koska silloin meillä olisi molemmat tekijät.

Yksi syy siihen, miksi tämä näennäisesti yksinkertainen prosessi perustuu tehokkaiden kvanttitietokoneiden kehittämiseen, on se, että oikean tehon löytäminen ensimmäisen luvun kertomiseksi toisen luvun kertoimen (N) ± 1 löytämiseksi vaatii valtavasti yrityksiä. Salausavain on melko pitkä luku ja siten teho voi olla mitä tahansa yhdestä miljooniin. Mutta raaka voima ei ole syy, miksi kvanttitietokoneet toimivat täällä niin hyvin.

Superpositioiden supervoimat

Lyhyesti sanottuna kvantti-superpositioinnin ansiosta kvanttitietokone voi laskea useita vastauksia yhdelle syötteelle. Video kertoo kuitenkin, että saat vain yhden vastauksen kerrallaan todennäköisyyksineen. Ongelman ratkaisemiseksi laskelma on asetettu siten, että väärät vastaukset häiritsevät toisiaan, joten vain oikea vastaus (tai ainakin hyvä arvaus) todennäköisesti tulostuu. Se laskelma, joka keskittyy oikean tehon löytämiseen p, on Shorin algoritmi.

Kaikki on äärimmäisen matemaattista, ja siinä on mukana avustaja Eukleideen algoritmi, sekä kvantti-Fourier-muunnos, joka muuttaa superpositioiden sarjan siniaalloiksi, jotka joko konstruktiivisesti (lisäävät toisiaan) tai tuhoavat häiritsevät - eli kumoavat toisensa. Videolla sanotaan, että pohjimmiltaan voit asentaa sen niin, että vain 1/p on pelastettu, ja kaikki muut vastaukset häiritään tuhoisasti. Kun olet siellä, sinun on kävellä puistossa löytääksesi p, mikä tekee kahden salaustekijän löytämisestä paljon helpompaa. Katso koko video saadaksesi lisätietoja ja tunteaksesi olosi fiksummaksi.

Muuten, Peter Shor on edelleen kukoistaa, ja jos olet kiinnostunut syvällisestä sukeltamisesta siihen, kuinka hän rikkoi Internetin, tässä on toinen video, jossa mies itse selittää kuinka hän keksi hänen samannimisen mestariteoksensa.