Команда розквіт квантових обчислень і її наслідки для сучасних стандартів шифрування добре відомі. Але чому саме квантові комп’ютери повинні бути особливо вправними у зламі шифрування? Відповідь полягає в чудовому математичному жонглюванні під назвою алгоритм Шора. Питання, яке все ще залишає: що робить цей алгоритм, що змушує квантові комп’ютери набагато краще зламати шифрування? в це відео, YouTuber хвилинна фізика пояснює це у своєму традиційному мультяшному стилі дошки.
«Квантові обчислення мають потенціал, щоб зробити доступ до зашифрованих даних надзвичайно простим — як світловий меч, який можна використовувати, щоб прорізати будь-який замок або бар’єр, незалежно від того, наскільки він міцний», — каже minutephysics. «Алгоритм Шора — це світловий меч».
Відповідно до відео, алгоритм Шора працює на основі розуміння того, що для будь-якої пари чисел кінець кінцем множення одного з них на саме по собі призведе до коефіцієнта іншого числа плюс-мінус 1. Таким чином, ви припускаєте перше число і розкладаєте його на множники. додаючи та віднімаючи 1, поки не отримаєте друге число. Це розблокує шифрування (зокрема RSA, але воно працює деякі інші види), оскільки тоді ми мали б обидва множники.
Однією з причин, чому цей, здавалося б, простий процес покладається на розробку потужних квантових комп’ютерів, є те, що пошук правильної потужності для множення першого числа, щоб знайти коефіцієнт другого числа (N) ± 1, вимагає величезної кількості спроб. Ключ шифрування — це досить довге число, тому потужність може бути від 1 до мільйонів. Але квантові комп’ютери тут так добре працюють не через грубу силу.
Суперсила суперпозиції
Коротше кажучи, завдяки квантовій суперпозиції квантовий комп’ютер може обчислити багато відповідей для одного введення. Однак у відео сказано, що за раз ви отримуєте лише одну відповідь із доданими ймовірностями. Щоб вирішити цю проблему, обчислення налаштовано таким чином, що неправильні відповіді взаємодіють одна з одною, тож, ймовірно, буде виведено лише правильну відповідь (або принаймні правильне припущення). Той розрахунок, який спрямований на пошук потрібної потужності p, є алгоритм Шора.
Це все надзвичайно математично, включаючи допомогу від Алгоритм Евкліда, а також квантове перетворення Фур’є, яке перетворює серію суперпозицій суперпозицій на синусоїдні хвилі, які або конструктивно (додаються одна до одної), або деструктивно взаємодіють, тобто скасовують одна одну. У відео сказано, що, по суті, ви можете налаштувати так, щоб лише 1/p збережено, а всі інші відповіді деструктивно втручаються поза суперечками. Як тільки ви там, це прогулянка в парку, щоб знайти p, що значно полегшує пошук двох факторів шифрування. Перегляньте все відео, щоб дізнатися більше та, можливо, відчути себе трохи розумнішим.
До речі, Петро Шор все ще процвітає, і якщо вам цікаво детальніше зануритися в те, як він зламав Інтернет, ось ще одне відео, де сам чоловік пояснює, як він це зрозумів його однойменний шедевр.
