Arvutustehnoloogia ajastu on olnud valitsenud binaarkood, see keel, mis räägib ainult nullidest ja ühtest. Igaüks neist numbritest, tuntud kui bitid, on teabe põhielement. Meie seadmetes tõlgitakse need bitid transistoriteks, tillukesteks lülititeks, mis võivad olla sisse lülitatud (1) või välja lülitatud (0). Aga mis juhtuks, kui ma ütleksin, et on olemas arvutamise viis, mis suudab mõlemat korraga teha?
Kvantarvutid kasutavad erilisi teabeühikuid, mida nimetatakse kubiteks, mis ei saa olla ainult 0 või 1, vaid võivad olla samaaegselt superpositsioonis mõlemas olekus. See omadus on kvantmaailma fenomen, kus ise loodus seab meie traditsioonilise arusaama kahtluse alla. Kujutage ette elektroni, mis võib olla mitmes kohas samal ajal, kuid kui me proovime seda mõõta, valib see üheainsa oleku. Seda nimetatakse lainete funktsiooni kokkuvarisemiseks.
Kvantkootud maagia
Aga see pole veel kõik. Kvantmehaanika lummavas maailmas leiame kvantkootud, kus kaks osakest võivad olla omavahel ühendatud nii, et mis iganes juhtub ühega, mõjutab teist, sõltumata vahemaa pikkusest. See võimaldab kubitel töötada koos sünergiaga, luues enneolematud töötlemispotentsiaalid.
Kujutage ette boti labürindis. Tavaline arvuti uuriks iga teed ükshaaval, samas kui kvantarvuti võiks tänu superpositsioonile hinnata kõiki radu korraga. See tähendab, et kiirus ja efektiivsus keeruliste probleemide lahendamisel võiksid tõusta kujuteldamatutele tasemetele.
Kuigi sellel on suur potentsiaal, on nende seadmete ehitamine keeruline. Kubite superpositsioon on äärmiselt habras ja nõuab väga kontrollitud tingimusi, nagu temperatuurid, mis on lähedal absoluutsele nullile (-273 ºC). Praegused masinad, mis näevad välja nagu tõelised futuristlikud küünlajalad, võitlevad endiselt märkimisväärsete vigade määradega ja sisaldavad vaid paarikümmet kubiti. Tehnoloogiahiiglased nagu Microsoft, IBM, Google ja Amazon töötavad kõvasti, kuid on veel aega, enne kui näeme kvantarvuteid suuremas mastaabis.
Selle tehnoloogia saabumine võiks muuta terveid tööstusharusid. Näiteks farmaatsiatööstuses võiks uute ravimite avastamise aeg lüheneda aastatest päevadeks. Mõtle sellele nagu sinu keha oleks suur biokeemiline pusle; kõikide kombinatsioonide korraga proovimise oskus on tõeline edasiminek. Siiski toob see kaasa ka märkimisväärseid väljakutseid krüptograafia osas. Praegused meetodid, mis kaitsevad meie tehinguid ja andmeid, võivad kvantarvutite arvutusvõime tõttu muutuda aegunuks.
Tänapäeval toetavad enamik digitaalseid tehinguid võtmed, mis põhinevad suurte arvude faktoriseerimise raskusel. Siiski võiks kvantarvuti need probleemid lahendada silmapilkselt. Seni on suurim number, mille kvantarvuti on suutnud faktoriseerida, 21. Kui me läheneleme kvantajastule, on termin Y2Q (aastad kvantini) tekkinud, et kirjeldada aega, mis meil on nende muudatustega kohanemiseks.
Kuigi post-kvantkrüptograafia esitleb end potentsiaalse lahendusena, on see endiselt teoreetiline uurimisvaldkond ja selle teostatavust arutatakse. Andmete kaitse võidujooks võiks ümber defineerida mitte ainult tehnoloogiat, vaid ka poliitikat ja globaalset julgeolekut. Praegu jääb tulevik superpositsiooni olekusse ja loodame, et see lainefunktsioon ei varise kokku kaua.