În era în care securitatea cibernetică este o prioritate globală, o descoperire inovatoare promite să modifice regulile jocului. O echipă de cercetători de la JPMorganChase, Quantinuum, Laboratoarele Naționale Oak Ridge și Argonne, și Universitatea din Texas a reușit imposibilul: generarea de numere aleatorii autentice folosind un computer cuantic cu 56 de qubiți. Această progresie tehnologică, publicată în revista Nature, marchează un moment crucial în evoluția calculului cuantic, de la potențialul teoretic la aplicații practice cu impact real în criptare, etică și securitate.
Procesul, cunoscut drept generare autentică de aleatorietate certificată, implică producerea de biți aleatorii autentici de către computerul cuantic și confirmarea ulterioară a aleatorietății lor prin intermediul supercalculatoarelor clasice. Elementul remarcabil? Chiar dacă un potențial atacator ar controla computerul cuantic, nu ar putea manipula rezultatul fără ca sistemul să detecteze lipsa de aleatorietate. Această tehnologie devine o posibilă apărare invincibilă împotriva amenințărilor informatice.
Teoria devine realitate: Protocolul Aaronson și puterea lui H2
Baza acestei demonstrații se bazează pe un protocol teoretic, propus în 2018, de Scott Aaronson, profesor la UT Austin. Împreună cu fostul său student Shih-Han Hung, Aaronson a dezvoltat teoria acestui experiment. După ani de cercetare, această teorie a devenit realitate cu ajutorul computerului cuantic System Model H2, accesibil online, dezvoltat de Quantinuum.
Sistemul cuantic H2, modernizat la 56 de qubiți în iunie 2024, oferă un avantaj semnificativ prin fidelitatea ridicată și conectivitatea „all-to-all” (fiecare qubit este conectat cu ceilalți). Acest aspect a permis utilizarea eficientă a unei metode numite Random Circuit Sampling (RCS), inițial concepută doar pentru demonstrarea avantajului cuantic, iar acum esențială pentru generarea și creșterea biților aleatorii autentici.
Protocolul este compus din două etape: în prima etapă, computerul cuantic este solicitat să rezolve probleme complexe, imposibil de rezolvat în timp real de un supercomputer clasic. În a doua etapă, rezultatele sunt analizate matematic pentru a confirma că aceste soluții sunt cu adevărat aleatorii și imposibil de replicat prin metode clasice.
Rezultatul final? O demonstrație susținută de supercalculatoare cu o putere combinată de 1,1 ExaFLOPS, validând peste 71.000 de biți de entropie autentică.
Ce implică aceasta pentru viitorul criptării și industrie?
Această descoperire deschide calea către un viitor în care computerele cuantice nu vor fi doar curiozități academice, ci instrumente indispensabile pentru industrie, finanțe, guvern şi apărare. Aleatorietatea autentică este o resursă critică pentru criptare, simulări complexe, algoritmi etici și sisteme de inteligență artificială sigure.
„Această lucrare este o etapă semnificativă în evoluția calculului cuantic, demonstrând o soluție la o problemă pertinentă folosind un computer cuantic superior computerelor clasice actuale”, a declarat Marco Pistoia de la JPMorganChase.
De asemenea, CEO-ul Quantinuum, Dr. Rajeeb Hazra, a subliniat importanța acestui pas pentru redefinirea securității cuantice și aplicabilitatea în domenii precum finanțe și producție.
Această realizare demonstrează că supremația cuantică nu este doar un experiment de laborator, ci un potențial aplicabil. Deși anterior un computer cuantic s-a dovedit capabil să depășească un supercomputer la anumite operațiuni, nimeni nu reușise să transforme această putere într-o aplicație cu valoare imediată. Acum, prin această metodă de generare a numerelor aleatorii, am trecut de la „posibil” la „real”.
Descoperirea echipei internaționale reprezintă un moment crucial în istoria calculului cuantic. Nu este doar un succes tehnologic, ci o schimbare paradigmatică, trecând de la teorii ambițioase la instrumente funcționale cu aplicații practice în protejarea datelor, criptare și inteligență artificială. Cu fiecare qubit adăugat și fiecare obstacol depășit, viitorul devine nu doar cuantic – ci cu adevărat imprevizibil.
