Mar a nì thu cinnteach à àm ri teachd do PC: Dè a th’ ann an dìon cuantamach?

Con la llegada de la coimpiutaireachd cuantamach, nos encontramos ante aon de na dùbhlain as motha a thaobh tèarainteachd fiosrachaidh ann an eachdraidh gu lèirMa bha e gu leòr roimhe algorithmean a chleachdadh nach robh comasach a thuigsinn le coimpiutaireachd thraidiseanta, tha an suidheachadh air atharrachadh gu mòr a-nis. protección cuántica Tha e a’ nochdadh mar sgiath ùr comasach air ar dàta, gnothaichean agus conaltradh a dhìon an aghaidh superchoimpiutairean cuantamach a dh’ fhaodadh siostaman clasaigeach a dhèanamh gun fheum.

San artaigil seo, gheibh thu a-mach dè a th’ ann an dìon cuantamach, carson a tha e deatamach a thuigsinn an-diugh, agus mar a bheir e buaidh air mar a thèid fiosrachadh a chumail tèarainte do dhaoine fa leth, do ghnìomhachasan agus do bhuidhnean poblach le chèile.

Dè a th’ ann an dìon cuantamach agus carson a tha e cudromach?

La protección cuántica, ris an canar tèarainteachd cuantamach cuideachd, a’ gabhail a-steach an t-seata de theicneòlasan agus ro-innleachdan a tha ag amas air Cùm dìomhaireachd, ionracas agus ruigsinneachd fiosrachaidh ann an saoghal far a bheil coimpiutairean cuantamach ann.

Feumar a dhèanamh soilleir nach eil an cunnart mac-meanmnach: tha coimpiutaireachd cuantamach a’ dol air adhart aig astar uabhasach luath agus, nuair a ruigeas e ìre malairteach, bidh aige comas coimpiutaireachd cho mòr is gum bi e comasach dha briseadh nam prìomh algairim crioptagrafach a bhios an-diugh a’ cleachdadh an eadar-lìn, companaidhean, Stàitean agus eadhon an DNI dealanach.

Tha seo a’ ciallachadh gum bi dòighean crioptachaidh traidiseanta, ge bith dè cho cumhachdach ‘s a tha iad, so-leònte. Sin as coireach gu bheil an protección cuántica Tha e ga stèidheachadh fhèin mar an slat-tomhais ùr, a’ cleachdadh phrionnsabalan fiosaig cuantamach gus tèarainteachd dàta a leasachadh agus algorithmean a leasachadh a tha an aghaidh ionnsaighean bho shàr-choimpiutairean cuantamach.

Chan ann a-mhàin anns an t-seòrsa algairidhean a bhios e a’ cleachdadh a tha na h-iuchraichean airson dìon cuantamach, ach cuideachd anns mar a thèid na h-iuchraichean airson fiosrachadh a chrioptachadh agus a dhì-chrioptachadh a sgaoileadh agus a riaghladh.Bidh na dòighean-obrach as adhartaiche a’ cothlamadh cripteagrafaireachd cuantamach (stèidhichte air fiosaig cuantamach fhèin) agus cripteagrafaireachd iar-chuantamach (algairidmean a chaidh a dhealbhadh gus seasamh an aghaidh choimpiutairean cuantamach cumhachdach eadhon).

Dè na bagairtean a tha coimpiutaireachd cuantamach a’ cur air tèarainteachd didseatach?

Gus tuigsinn carson a bhios sinn a’ bruidhinn cho mòr mu dhìon cuantamach, feumaidh tu tuigsinn an toiseach Mar a tha coimpiutaireachd cuantamach a’ bagairt tèarainteachd mar a tha fios againn airChan eil coimpiutairean cuantamach, eu-coltach ri coimpiutairean traidiseanta, ag obair le pìosan nach urrainn a bhith ach 0 no 1, ach le qubits a dh’ fhaodas a bhith anns an dà staid aig an aon àm (le taing do superposition cuantamach).

Tha an gnìomh seo a’ dèanamh obrachaidhean matamataigeach sònraichte, a bha roimhe seo do-dhèanta no a dh’ fheumadh ceudan bhliadhnaichean le coimpiutairean clasaigeach, comasach ann am mionaidean no uairean a thìde. Is e eisimpleir concrait an algoritmo de Shor, a leigeadh le coimpiutair cuantamach àireamhan mòra a bhriseadh sìos gu prìomh fhactaran cha mhòr sa bhad, agus mar sin a’ cur às do thèarainteachd shiostaman leithid RSA o ECC (crioptografaidh lùb eliptigeach).

Tha builean an adhartais theicneòlais seo uabhasach mòr:

• Cunnart do iuchraichean poblach is prìobhaideachBhiodh siostaman crioptachaidh gnàthach, leithid an fheadhainn a dhìonas bancaichean agus post-d, so-leònte.
• Call dìomhaireachdDh’fhaodadh dàta a tha fo dhìon an-diugh a bhith fosgailte a-màireach ma stòras cuideigin e fhad ’s a tha e a’ feitheamh gus am bi cumhachd cuantamach gu leòr aige airson a bhriseadh (ionnsaigh “stòraich a-nis, dì-chrioptaich nas fhaide air adhart”).
• Ionnsaighean saidhbear nas sofaistigichteBidh innealan ùra aig eucoirich saidhbear agus stàitean gus ionnsaigh a thoirt air bun-structar deatamach.

Artaigil co-cheangailte:

Dragh iomlan: Tha Bitcoin a 'fulang a' chiad ionnsaigh cuantamach ann an eachdraidh

Prionnsabalan agus bunaitean crioptagrafaidh cuantamach

Aig cridhe dìon cuantamach tha an criptografía cuántica, nach eil stèidhichte air a bhith a’ gabhail ris gu bheil duilgheadas matamataigeach duilich, ach air laghan meacanaig cuantamach a chleachdadh gu dìreach. Tha grunn phrionnsabalan bunaiteach ann, a tha a’ tabhann tèarainteachd do-sheachanta ann an teòiridh:

• SuperposiciónFaodaidh mìrean leithid fotonan a bhith ann an grunn staidean aig an aon àm (0 agus 1 aig an aon àm).
• Entrelazamiento cuánticoFaodaidh dà ghràin a tha ceangailte ri chèile an staid atharrachadh sa bhad aon uair ‘s gu bheil am fear eile air a thomhas, ge bith dè an t-astar eatorra.
• Principio de incertidumbre de HeisenbergTha e do-dhèanta siostam cuantamach a thomhas gun a bhith ga bhuaireadh; bidh oidhirp sam bith air èisteachd ri iuchair cuantamach a’ fàgail lorg agus faodar a lorg.

Tha na prionnsabalan fiosaigeach seo a’ ceadachadh togail sgeamaichean tar-chuir cudromach far am faodar eadar-ghabhail sam bith a lorg sa bhad. Is e an tagradh as fharsainge sgaoileadh iuchair cuantamach (QKD), a tha na phrìomh cholbh ann an crioptagrafaireachd cuantamach an latha an-diugh.

Ciamar a tha sgaoileadh iuchair cuantamach (QKD) ag obair?

La QKD ’S e dòigh rèabhlaideach a th’ ann airson iuchair dhìomhair a chruthachadh agus a cho-roinn eadar dà phàrtaidh (m.e. Alice agus Bob) a’ cleachdadh fotonan polarichteChan urrainn ach don neach a gheibh e an iuchair a leughadh gu ceart, leis gu bheil oidhirp sam bith air eadar-ghabhail ag atharrachadh staidean cuantamach nam fotonan, a’ nochdadh an ionnsaigh.

’S e a’ chiad phròtacal QKD a tha air aithneachadh gu farsaing an BB84, air a leasachadh ann an 1984 le Teàrlach Bennett agus Gilles Brassard. Tha e ag obair mar seo:

1. Cuiridh Alice fotonan pòlaraichte (faodaidh gach fear 0 no 1 a riochdachadh, a rèir a threòrachaidh) gu Bob tro sheanal optaigeach tèarainte, mar as trice snàithleach optaigeach.
2. Bidh Bob a’ tomhas nam fotonan le sìoltachain air thuaiream, agus an uairsin bidh an dithis a’ dèanamh coimeas (tro sheanal poblach) eadar na treòrachaidhean a chaidh a chleachdadh.
3. Chan eil iad a’ cumail ach na bìdean (luachan) a tha a’ freagairt ris na cùisean far an do chleachd an dithis an aon stiùireadh; is e seo cridhe na h-iuchrach dhìomhair co-roinnte.

Is e ùr-ghnàthachadh cudromach eile an pròtacal E91, le Artur Ekert, a tha stèidhichte air ceangal cuantamach gus tèarainteachd a neartachadh tuilleadh an aghaidh seòrsa sam bith de spionadh.

Buannachdan agus eas-bhuannachdan dìon cuantamach an taca ri crioptagrafaireachd clasaigeach

La criptografía cuántica Tha e a’ tabhann sreath de bhuannachdan sònraichte thairis air dòighean traidiseanta:

• Tèarainteachd gun chumhachan: stèidhichte air laghan fiosaigs, chan ann air barailean matamataigeach.
• Lorgaireachd eadar-ghabhailTha oidhirp sam bith air brathadh ri fhaicinn gu do-sheachanta air sgàth atharrachadh nan qubits.
• An aghaidh coimpiutaireachd cuantamachChan urrainnear dòighean cuantamach gnàthach a bhriseadh le coimpiutairean cuantamach, eu-coltach ri crioptagrafaireachd chlasaigeach.

Am measg nan easbhaidhean a th’ aige tha:

• Astaran cuibhrichteBidh fotonan a’ crìonadh ann an càbaill optigeach fad-astar, ged a tha saidealan agus ath-chraoladairean a’ dol air adhart gu luath.
• Coste elevadoFeumaidh tasgadh ann an uidheamachd sònraichte agus bun-structar a tha fhathast a’ leasachadh a bhith ann gus siostaman QKD a chur an gnìomh.
• Dùbhlain practaigeachDh’fhaodadh gum bi so-leòntachdan ann an tèarainteachd teòiridheach ann an innealan agus rèiteachaidhean fìor.

Seòrsachan agus protocolaidhean taobh a-staigh dìon cuantamach

Tha an raon a’ gabhail a-steach diofar dhòighean, gach fear ag amas air diofar thaobhan de chonaltradh agus stòradh:

• Sgaoileadh Iuchrach Cuantum (QKD): gus iuchraichean dìomhair iomlaid gu tèarainte.
• Buinn cuantamach: dòighean deuchainneach airson co-aontachd agus dearbhadh eadar pàrtaidhean neo-earbsach.
• Ainmean-sgrìobhte didseatach cuantamach: gus dearbhadh a dhèanamh air fìrinneachd theachdaireachdan agus ghnothaichean.
• Pròtacalan a bharrachdGluasad Cuantum Neo-mhothachail, siostaman stèidhichte air suidheachadh agus deuchainnean adhartach eile ann an criopt-eòlas.

Cùisean cleachdaidh agus tagraidhean practaigeach dìon cuantamach

Tha iarrtasan an protección cuántica Tha iad mar-thà nan fhìrinn ann an iomadh roinn, an dà chuid poblach agus prìobhaideach:

• Riaghaltasan agus dìondìon fiosrachaidh dìomhair agus siostaman èiginneach.
• Finanzas y banca: tar-chur tèarainte dàta dìomhair agus gnothaichean mothachail.
• Bun-structaran èiginneachlìonraidhean dealain, slàinte agus cian-chonaltradh nach urrainn aodion fiosrachaidh a phàigheadh.
• Lìonraidhean conaltraidh cuantamach: pròiseactan leithid an saideal Sìneach Micius agus lìonraidhean san Roinn Eòrpa agus Ameireagaidh.
• Tèarainteachd taghaidhDeuchainnean ann an taghaidhean baile san Eilbheis gus dèanamh cinnteach à follaiseachd agus earbsachd.

Tha na h-eisimpleirean seo a’ sealltainn sin Tha crioptagrafaireachd cuantamach mar-thà na fhìrinn a tha a’ sìor fhàs agus chan e dìreach gealladh san àm ri teachd.Tha companaidhean agus riaghaltasan a’ tasgadh san teicneòlas seo gus dèanamh cinnteach à dìon maoin dhidseatach chudromach.

Dùbhlain theicnigeach agus cnapan-starra a thaobh dìon cuantamach

Tha cnapan-starra ann a thaobh gabhail ris gu farsaing leithid:

• Cùisean raon-obrachTha còmhdach siostaman QKD tro shnàithleach optaigeach fhathast cuingealaichte, ged a tha saidealan agus ath-chraoladairean a’ leasachadh an t-suidheachaidh seo.
• InteroperabilidadTha atharrachaidhean iom-fhillte agus co-obrachadh eadar-nàiseanta riatanach gus teicneòlasan cuantamach ùra a thoirt còmhla ri siostaman a th’ ann mar-thà.
• Costes elevadosTha uidheamachd sònraichte fhathast a’ riochdachadh tasgadh mòr do mhòran bhuidhnean.
• Leasachadh bathar-cruaidhFeumaidh innealan cuantamach cruinneas agus seasmhachd àrd, agus tha iad fhathast aig ìre leasachaidh.
• Riaghailtean a tha ag atharrachadhTha inbhean agus protocolaidhean fhathast gan leasachadh, agus chan eil riaghladh cruinneil air a mhìneachadh gu h-iomlan fhathast.

An gluasad gu dìon cuantamach: mar a nì thu ullachadh

La atharrachadh gu tèarainteachd cuantamach Tha e air tòiseachadh mu thràth ann an roinnean cudromach agus companaidhean mòra leithid IBM, Google, agus Apple. Thathar a’ moladh na ceumannan seo a leantainn:

• Dèan measadh air cunnartan cuantamachComharraich dè an dàta agus na siostaman a dh’ fheumas dìon fad-ùine.
• Clàr-stuth a dhèanamh den bhun-structar cripteagrafachDèan mion-sgrùdadh air dè na protocolaidhean gnàthach a dh’ fheumas ùrachadh gus seasamh an aghaidh ionnsaighean cuantamach.
• Cuir algairim iar-chuantamach an gnìomh: gluasad mean air mhean a dh’ionnsaigh fuasglaidhean a tha an aghaidh ionnsaighean san àm ri teachd.
• Trèanadh ann an teicneòlasan cuantamachluchd-obrach teicnigeach is ro-innleachdail a thrèanadh airson gluasad èifeachdach.
• Leasaich fuasglaidhean tar-chinealach: cleachd measgachadh de chrioptografaireachd chlasaigeach agus cuantamach rè an atharrachaidh.

Tha e deatamach gnìomh tràth, oir nuair a bhios coimpiutairean cuantamach nan cunnart mòr, bidh imrich tòrr nas iom-fhillte agus nas cosgaile.

Prìomh leasachaidhean agus inbhean dìon cuantamach

Tha an àm ri teachd an lùib inbhean làidir a chruthachadh agus co-obrachadh eadar-nàiseanta a bhrosnachadh, le ionadan leithid an NISTChaidh adhartas cudromach a dhèanamh, leithid:

• Taghadh agus deuchainn air algairim iar-chuantumach a dh’ fhaodadh a bhith èigneachail gus fiosrachadh cudromach a dhìon.
• Leasachadh Bun-structaran malairteach QKD ann an lìonraidhean deuchainneach agus ann an àrainneachdan fìor.
• Iniciativas como el Fòram Ionmhais Sàbhailte Quantum (QSFF), ann an co-obrachadh le bancaichean agus ionadan ionmhais gus dìon a leasachadh.
• Dealas chompanaidhean cian-chonaltraidh, seirbheisean sgòthan, agus lìonraidhean bun-structair èiginneach.

Àm ri teachd dìon cuantamach agus tèarainteachd saidhbear

Tha adhartasan ann an coimpiutaireachd cuantamach a’ riochdachadh cothrom airson tèarainteachd didseatach ath-mhìneachadh, chan e dìreach dùbhlan. Tha na ceumannan a leanas, le co-obrachadh eadar-nàiseanta air deuchainnean, inbhean, agus cleachdadh, a’ toirt nas fhaisge air linn anns am bi crioptagrafaireachd cho tèarainte ris na laghan fiosaigeach a tha ga bhunait.

La protección cuántica Tha e a’ tighinn am bàrr mar eileamaid chudromach ann a bhith a’ dìon ar dàta, ar conaltraidh agus ar so-mhaoin didseatach ann an linn far a bheil fiosaig agus matamataig ag obair làmh ri làimh gus àrainneachd nas tèarainte a thogail.

Daniel Terrasa

Neach-deasachaidh speisealaichte ann an teicneòlas agus cùisean eadar-lìn le còrr air deich bliadhna de eòlas ann an diofar mheadhanan didseatach. Tha mi air a bhith ag obair mar neach-deasachaidh agus neach-cruthachaidh susbaint airson e-malairt, conaltradh, margaidheachd air-loidhne agus companaidhean sanasachd. Tha mi cuideachd air sgrìobhadh air làraich-lìn eaconamachd, ionmhais agus roinnean eile. Tha an obair agam cuideachd na thoileachas dhomh. A-nis, tro na h-artaigilean agam ann an Tecnobits, Bidh mi a’ feuchainn ri sgrùdadh a dhèanamh air na naidheachdan agus na cothroman ùra a tha saoghal teicneòlais a’ tabhann dhuinn gach latha gus ar beatha adhartachadh.