办事指南

代码破解计算机的量子跃进

点击量:   时间:2017-04-02 08:26:36

作者:Mark Ward利用量子世界奇异属性的计算机可能有一天能够在几秒钟内破解保护敏感商业数据和其他机密信息的代码由于科学家已经制造了创建这样一台机器所需的一个组件:量子逻辑门,这种令人恐惧的情景已经向现实迈进了一步传统的计算机围绕一个包含数百万个逻辑门的中央处理单元构建它们以二进制代码进行计算最简单的“非”门采用一串二进制数字并将每个0转换为1,反之亦然然而,如果逻辑门缩小到单个原子的大小,那么可以发挥奇怪的量子效应量子世界的一个怪癖是粒子可以以状态的叠加存在 - 实际上同时存在于许多不同的状态中如果这些状态被用来表示数字,逻辑门可以同时进行多次计算,就好像它们是在平行宇宙中进行的那样(“计算的量子革命”,新科学家,1994年9月24日)从量子逻辑门构建的处理器将非常有效去年,新泽西州AT&T贝尔实验室的Peter Shor开发了一种算法,如果在量子计算机上运行,​​可以快速找到大量的因子这显然毫无意义的壮举具有实际意义:通过计算机网络发送的数据通常以代码加密,只有知道大量因素的人才能阅读因此,如果Shor的算法成功使用,密码学家可能还必须转向量子方法到目前为止,量子计算机只存在于物理学家的想象中但是,通过创建一个量子逻辑门,由科罗拉多州博尔德的国家标准与技术研究所(NIST)的Chris Monroe带领的研究人员迈出了重要的一步他们面临的最大挑战是克服任何量子系统固有的脆弱性理论指出,任何在状态叠加中观察粒子的尝试都会将其推到一个或另一个状态,这使得门对随后的量子计算无用 “你需要一个限制与环境互动的系统,”门罗说同时,门的组件或“位”必须彼此强烈地相互作用才能进行计算 NIST研究人员的大门由一个被困在电场中的铍离子组成离子在陷阱中来回摇摆,通过用一系列频率的激光扫描它可以使这种振动更加剧烈改变离子的振动具有连锁效应:它改变了一个轨道电子在两种可能状态之间的角动量或“旋转”,称为“向上”和“向下”离子的振动状态和轨道电子的自旋之间的这种联系意味着离子可以作为两位逻辑门工作核的两个最低振动状态和电子的两个自旋状态各自以二进制代码表示0和1然后,通过用激光扫描,可以将栅极从输入状态切换到输出状态当研究人员对激光扫描中的频率进行修补时,门显示出其量子特性它们触及一系列频率,使得门进入状态的叠加,其中输入和输出中的两个位同时为0和1(Physical Review Letters,vol 75,p 4714)研究人员现在正在努力研究如何将这些量子逻辑门连接到一个正常运行的处理器上 “为了使它变得有用,我们需要数百个,