Физики создали квантовый компьютер, разлагающий числа на множители

Физики из МИТ создали квантовый компьютер из пяти атомов, способный разлагать числа на простые множители, масштабы которого можно легко и произвольно расширять или уменьшать, что открывает дорогу к взлому большинства систем шифрования, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

"Одно следствие этого открытия очевидно – если вы являетесь государством, вам, скорее всего, не стоит хранить и защищать свои секреты при помощи методик шифрования, опирающихся на разложение чисел на множители. Когда появятся первые подобные квантовые компьютеры, вы сможете раскрыть все старые секреты, зашифрованные подобным образом", — заявил Айзек Чуанг (Isaac Chuang) из Массачусетского технологического института (США).

Чуанг и его коллеги потенциально вбили первый гвоздь в крышку гроба RSA и других методик шифрования, опирающихся на невозможность разложения больших чисел на простые множители при помощи обычных компьютеров, создав необычный квантовый компьютер из всего пяти атомов, размеры которого можно произвольным и простым образом менять.

По своей сути он представляет собой новую реализацию так называемого алгоритма Шора – первого в истории науки способа факторизации чисел, придуманного программистом Питером Шором специально для квантовых компьютеров в 1994 году.

За минувшие 20 лет физики и инженеры представили несколько реализаций этого алгоритма, которые обладали одной общей проблемой. Они были рассчитаны на разложение конкретных чисел или даже одного числа на множители и их нельзя была масштабировать – увеличивать или уменьшать число кубитов, ячеек квантовой памяти, в которой производились вычисления.

"Когда в вашем компьютере становится слишком много атомов, она превращается в темный лес — отдельные атомы становится сложно отличать друг от друга и эффективно контролировать их. Проблема заключается в том, что в таких случаях атомы сложно изолировать друг от друга на протяжении времени, необходимого для осуществления всех операций алгоритма", — объясняет Чуанг.

Его научная команда нашла способ обойти эту проблему, используя особую "параллельную" версию алгоритма Шора, которая требует не 12, а всего пять кубитов для разложения числа 15 на простые множители. Она была придумана российским физиком Алексеем Китаевым, который сегодня работает в Калифорнийском технологическом институте и входит в консультативный совет Российского квантового центра.

Подобный подход, а также особая ионная ловушка, удерживающая атомы-кубиты на месте, позволяют в принципе, по словам Чуанга, создавать квантовые "дешифраторы" практически неограниченных размеров.

Как отмечает ученый, экспериментальный прототип такой системы из пяти кубитов раскладывал число 15 на 5 и 3 с точностью, превышающей 99%, что говорит о том, что данная модификация алгоритма Шора действительно работает. По словам Чуанга, у данной системы нет никаких физических или иных ограничений на то, чтобы увеличить число кубитов и тем самым повысить максимальное число, которое можно разложить на простые множители.