量子計算機可能比人工智能更迫在眉睫

已發表: 2018-02-07

量子計算給企業帶來的負擔可能比 90 年代末的 Y2K 計算機漏洞更大

埃隆馬斯克、斯蒂芬霍金和其他人一直在警告跑道人工智能,但可能還有一個更迫在眉睫的威脅:量子計算。 與 90 年代末的 Y2K 計算機漏洞相比,它可能給企業帶來更大的負擔。

量子計算機直接來自科幻小說。

以“旅行推銷員問題”為例,銷售員必須訪問一組特定的城市,每個城市只訪問一次,然後以最有效的路線返回第一個城市。

隨著城市數量的增加,問題變得成倍複雜。 例如,一台筆記本電腦需要 1000 年才能計算出 22 個城市之間最有效的路線。 一台量子計算機可以在幾分鐘甚至幾秒鐘內完成這項工作。

量子計算機 V/s 經典計算機

與以 0 和 1 表示信息的經典計算機不同,量子計算機依賴於稱為量子比特或量子比特的粒子。 它們可以同時保持 0 或 1 的值或兩個值 — 表示為“0+1”的疊加。 他們通過同時列出所有可能性並衡量結果來解決問題。 這相當於通過同時嘗試所有可能的數字和序列來打開密碼鎖。

阿爾伯特·愛因斯坦對量子力學的其他原理之一——糾纏持懷疑態度,稱其為“幽靈般的遠距離作用”,並表示這是不可能的。 “上帝不會和宇宙擲骰子,”他爭辯道。 但是,正如霍金斯後來所寫的那樣,上帝可能“有一些小把戲”。

儘管看起來很瘋狂,但 IBM、谷歌、微軟和英特爾表示,他們正在接近讓量子計算機工作。 IBM 已經將量子計算的早期版本作為雲服務提供給特定客戶。

建造量子計算機的競賽

科技公司、國防承包商、大學和政府之間展開了一場全球競賽,以構建高級版本,有望解決宇宙中一些最大的謎團——並能夠破解世界上幾乎所有安全數據庫。

現代安全系統使用稱為 RSA(以發明者 Ron Rivest、Adi Shamir 和 Leonard Adleman 命名)的標準加密算法進行保護。 它的工作原理是找到非常大的數的質因數,這是一個需要解決的難題。 將諸如 15 之類的小數減少到其質因數 (3 x 5) 很容易,但是用幾百位數分解數字非常困難,使用傳統計算機可能需要數天或數月的時間。

但根據 IEEE Spectrum 的說法,一些量子計算機也在進行這些計算。 量子計算機有朝一日可以有效地為機密通信、銀行賬戶和密碼數據庫提供萬能鑰匙。

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想像一下,如果他們的競爭對手首先建造這些,國家會發現戰略上的劣勢。 擁有這項技術的人將能夠打開每個國家的數字鎖。

我們不知道政府取得了多大進展,但在 2016 年 5 月,IBM 宣布推出一台 5 量子比特的量子計算機,研究人員可以在該計算機上運行算法和實驗,這讓世界大吃一驚。 它設想在未來十年內,50 到 100 個量子比特的量子處理器將成為可能。

量子計算機的同時計算能力隨著可用量子比特的數量呈指數增長,因此一台 50 量子比特的計算機將超過世界頂級超級計算機的能力,從而獲得研究人員所說的“量子霸權”。

18 個月後,IB​​M 發布了另一個驚喜,宣布它正在將公開可用的處理器升級到 20 量子比特——它已經成功構建了一個 50 量子比特處理器的操作原型,這將賦予它量子霸權。

如果 IBM 讓這台機器可靠地工作,並將量子比特的數量再翻一番,那麼由此產生的計算速度將會提高,從而賦予該公司——以及任何其他具有類似能力的參與者——令人難以置信的能力。

是的,很多好處將來自於此,包括更好的天氣預報、財務分析、後勤規劃、尋找類地行星和藥物發現。 但它也可以打開潘多拉的盒子以確保安全。

我不知道有任何公司或政府為此做好了準備; 不過,所有人都應該建立防禦。 他們需要升級所有使用 RSA 加密的計算機系統——就像他們為 Y2K 漏洞升級它們一樣。

安全研究員 Anish Mohammed 表示,“量子安全”算法的開發取得了實質性進展。

一個有前途的領域是矩陣乘法,它利用了允許量子計算機能夠分析大量信息的技術。 另一項工作涉及開發基於代碼的簽名方案,它不依賴於因式分解,就像公共公鑰密碼系統所做的那樣; 相反,基於代碼的簽名依賴於編碼理論中極其困難的問題。 因此,技術解決方案就在眼前。

但最大的挑戰在於將當今的系統過渡到“後量子”世界。 Y2K 漏洞需要數年時間才能修復,並在技術領域造成了恐懼和破壞。 不過,為此,我們知道截止日期是什麼。 在這裡,不知道這需要 5 年還是 10 年,或者公司是否會在 18 個月後宣布更先進的里程碑。

更糟糕的是,獲勝者可能只是保持沉默並收集所有可用信息。


【Vivek Wadhwa 的此帖首發於官網,經授權轉載。】