Kuantum Bilgisayar Bilimsel Bir İlk Olarak Gerçekten Rastgele Sayı Üretiyor

ABD ve İngiltere'den araştırmacılar, Tanrı'nın zarını atmak için Quantinuum'un 56 kübitlik bilgisayarında mevcut kuantum üstünlüğü deneylerini yeniden kullandılar. Sonuç o kadar rastgele bir sayı oldu ki, hiçbir fizik bunu tahmin edemezdi.

Kuantum teknolojisi, siber güvenlik tehditleri arttıkça güvenli elektronik iletişim için kritik hale geliyor.

Quantinuum'un başkanı ve CEO'su bilgisayar bilimci Rajeeb Hazra, bunun “kuantum hesaplamayı pratik, gerçek dünya uygulamaları alanına sağlam bir şekilde getiren çok önemli bir kilometre taşı” olduğunu söylüyor.

Birkaç yıl önce, Texas Austin Üniversitesi bilgisayar bilimcileri Scott Aaronson ve Shih-Han Hung, rastgele devre örneklemesine dayalı sertifikalı rastgele bitler üretmenin bir yolunu önerdiler - bir cihazın en az miktarda klasik müdahaleyle kübitlerinden çok fazla kuantum büyüsü çıkarma yeteneğini test etmek için bir yöntem.

Aaronson, “2018'de sertifikalı rastgelelik protokolümü ilk önerdiğimde, bunun deneysel bir gösterimini görmek için ne kadar beklemem gerektiği hakkında hiçbir fikrim yoktu” diyor.

“Orijinal protokolü geliştirip hayata geçirmek, gerçek kriptografik uygulamalar için sertifikalı rastgele bitler üretmek üzere kuantum bilgisayarları kullanmaya yönelik ilk adımdır.”

Zar attığımızda, bir kart seçtiğimizde ya da bir ile milyar arasında bir sayı düşündüğümüzde, eylemlerimiz her biri bir sarkacın salınımı kadar temelde güvenilir ve öngörülebilir olan sayısız kuralın birleşiminden oluşur. Lav lambalarından oluşan bir duvardaki balmumu girdabı gibi kaotik olaylar bile - teoride - termodinamik tarafından belirlenmiştir.

Bu kurallar ağı ne kadar karmaşık görünürse görünsün, her birinin fizik tarafından tek bir sonuca sahip olacak şekilde önceden belirlenmiş olması, yeterince akıllı bir bilgisayar tarafından istismar edilebilecek kalıplara yer bırakır. Şifrelerinizin kırılmasının imkansız olmasını ya da Dungeons and Dragons yarı-elf paladininizin gerçekten rastgele bir karizma puanına sahip olmasını tercih ettiğinizde istediğiniz şey bu değildir.

Kuantum fiziği, bir parçacığın özelliklerini belirleyen kendi yerleşik rastgele sayı üretecine sahip farklı bir kurallar dizisine göre oynar. Bildiğimiz kadarıyla, yakınlarda bir süper bilgisayarın akıllıca bahislerini koruyabileceği gizli diziler yok.

Ekip, 56 'kuantum zarının' kaderini bir araya getirerek ve klasik fiziğin müdahalesini en aza indirmek için Aaronson ve Hung'un protokolünü kullanarak, Quantinuum'un cihazını rastgele seçim sürecine dayanan bir dizi sorunu çözmeye zorladı.

Sonucun uygun şekilde rastgele olduğundan emin olmak için araştırmacılar, kuantum sunucusunun sonuçlarını teorik ideallerle karşılaştıran standartlaştırılmış bir kıyaslama protokolü kullanarak sonucu birden fazla süper bilgisayarda doğruladı.

Saniyede bir milyon trilyondan fazla işlem (1,1 exaflops) performansına sahip bilgisayarlar, sürece gerçek rastgelelik ölçütünü kolayca aşan bir puan verdi. Bu sonuç, çözümün, yeterli zaman verildiğinde bir dizi gelişmiş süper bilgisayarın bulup çözebileceği hiçbir boşluk içermediğine dair hiçbir şüphe bırakmadı.

Rastgele bitler üretmek için kuantum belirsizliğini kullanmak kendi başına yeni bir şey değil. Ancak ekip, Quantinuum'un yakın zamanda yenilenen System Model H2 kuantum bilgisayarına internet üzerinden erişerek, nihai 'bir sayı seç' oyununun yakında dünya çapında hemen herkes tarafından oynanabileceğini gösterdi.

“Hazra, “Sertifikalı kuantum rastgelelik uygulamamız sadece tuzaklanmış iyon teknolojimizin eşsiz performansını göstermekle kalmıyor, aynı zamanda sağlam kuantum güvenliği sağlamak ve finans, üretim ve ötesi gibi sektörlerde gelişmiş simülasyonları mümkün kılmak için yeni bir standart belirliyor” diyor.

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.