Wyścig o opanowanie obliczeń kwantowych, następnej rewolucji technologicznej

Komputery kwantowe odpowiadają za nowy wyścig technologiczny. Dzięki nim będzie można tworzyć więcej i lepszych leków, czy przesyłać informacje odporne na bardziej wyrafinowane cyberataki. Utrudni to szpiegowanie ludzi i rządów, ale też ułatwi szybszy dostęp do cudzych sekretów. Chiny, Stany Zjednoczone, Unia Europejska i największe firmy wiedzą o tym i już nad tym pracują.

Świat zapoznał się z mechaniką kwantową dzięki Teorii Wielkiego Wybuchu i eksperymentowi myślowemu z kotem Schrödingera. Ten paradoksalny kot, żywy i martwy jednocześnie w pudełku, dopóki pudełko nie zostanie otwarte, ilustruje zasadę superpozycji, która wraz z innymi będzie coraz bardziej znana w najbliższych latach. Powodem jest to, że mechanika kwantowa będzie szansą dla wielu firm i przyniesie nowe obawy dla państw.

Wschodzące technologie przeskoczyły z laboratorium do dyskursu geopolitycznego. Na przykład sztuczna inteligencja posłuży nie tylko do automatyzacji miejsc pracy i włączenia nowych robotów do codziennego życia, ale także do analizy dużych baz danych i podejmowania decyzji wojskowych, czy rozpoznawania wroga z bezzałogowych statków powietrznych.

Podobnie obliczenia kwantowe, których pełny rozwój spodziewany jest dopiero w 2035 roku, pomogą odkryć nowe materiały i sposoby zabezpieczania komunikacji lub przetwarzania informacji. Minie jeszcze dekada, zanim będzie można odczytać wszystkie tajne informacje świata. Dlatego kraje takie jak Stany Zjednoczone i Chiny, Unia Europejska oraz duże firmy inwestują duże pieniądze w opracowanie komputera kwantowego przed rywalami lub, jeśli to konieczne, by jako jedni z pierwszych zainaugurować nowe zastosowania tej technologii.

Rozwój mechaniki kwantowej

Mechanika kwantowa została sformułowana na początku XX wieku, jest więc młoda w historii nauki, choć wiążą się z nią takie postaci jak Max Planck, Erwin Schödinger czy Albert Einstein. Mechanika kwantowa udowadnia, że ludzka wiedza o przyrodzie jest bardziej ograniczona niż wcześniej sądzono: wyjaśnia, jak przyroda zachowuje się w skali atomowej lub subatomowej, czyli w czymś tak małym, że nie było to wcześniej priorytetem w postępach fizyki, która skupiała się na dużych zjawiskach, oraz z powodu braku technologii.

Skupiając się na tak małych skalach, mechanika kwantowa potrafi rozwiązywać problemy i wyjaśniać wybitne zjawiska. Jest też kluczem do odkrycia cząstek takich jak fotony.

Raport firmy doradczej McKinsey przewiduje, że do 2035 roku branża kwantowa będzie warta bilion dolarów. Do tego czasu komputery kwantowe będą kluczowe w takich sektorach jak farmacja, gdzie leki mogą być opracowywane znacznie szybciej dzięki dokładniejszym symulacjom, lub w wielu innych, dzięki przyspieszonemu kwantowemu uczeniu się systemów sztucznej inteligencji.

W gruncie rzeczy komputer kwantowy będzie znacznie szybszy od klasycznego. Podczas gdy klasyczny komputer przetwarza i oblicza informacje za pomocą bitów – podstawowych jednostek informacji, ciągów zer – komputer kwantowy będzie używał bitów kwantowych lub „kubitów”. Kubity to nie tylko zera lub jedynki, ale oba i wszystkie wartości pomiędzy.

Kolejną cechą, która wyjaśnia, co jest szczególnego w obliczeniach kwantowych, jest zasada stanu splątania, która oznacza, że dwa kubity mogą komunikować się z różnych części wszechświata. W laboratorium łatwiej jest osiągnąć taką łączność, natomiast rzeczywiste zakłócenia mogą ją przerwać.

Bezpieczna informacja, bezpieczny kraj

Systemy szyfrowania pozwalają na utrzymanie informacji w tajemnicy. Nie muszą to być tylko raporty wywiadowcze: większość komunikacji jest szyfrowana, np. strony internetowe czy wiadomości e-mail. Szyfrowanie zapewnia, że wiadomość jest dostępna dla uprawnionych odbiorców, że tylko oni mogą ją odczytać i że nie jest ona modyfikowana po drodze. Te trzy cechy – dostępność, poufność i integralność – są podstawą bezpieczeństwa informacji. Dzięki nim, obliczenia kwantowe zastąpiłyby większość obecnych systemów szyfrowania, ale pozwoliłyby też na stworzenie bardziej wytrzymałych.

Szyfrowanie jest jak zamknięcie wiadomości w skrzynce, do której klucz posiadają tylko nadawca i odbiorca. Jeśli ktoś inny chce zdobyć ten klucz, może go ukraść lub spróbować wyprodukować. Wiele obecnych systemów szyfrowania opiera się na tej trudności w odtwarzaniu klucza. Polegają one na technice faktoryzacji: bardzo duża liczba musi zostać rozbita na dwie liczby pierwsze, aby znaleźć klucz.

Wyścig o komputer kwantowy ma jeszcze jeden aspekt: wiele obecnych działań cyberszpiegowskich nie polega na kradzieży czytelnych informacji, ale na przechwytywaniu zaszyfrowanych „skrzynek” w nadziei, że wkrótce uzyska się dostęp do technologii kwantowej umożliwiającej ich odczytanie.

 

 

Rekomendowane artykuły