{{ getCount}}
LÉPJEN VELÜNK KAPCSOLATBA
{{ product.title }} +

{{ msg}}

Veszélyben a titkaink a kvantumszámítógépek miatt

Nem eszik olyan forrón a kását, de már középtávon problémát jelenthet az az exponenciálisan növekvő számítási kapacitás, amire a qubitek alkotta egyre modernebb eszközök képesek.

Nagyjából 100 éve, az 1920-as évek közepén fektették le a kvantummechanika alapjait, melynek első néhány évtizede kizárólag elméleti fejlődést hozott magával. Az olyan nagy kutatók, mint Heisenberg vagy Schrödinger, munkássága juttatott el bennünket arra a felismerésre, hogy a fizikai terület alapját jelentő qubitek szuperpozícióban képesek egyszerre nulla és egyes értéket felvenni. Ezt, és a kvantum-összefonódás jelenségét irányítottan kihasználni tudó eszközöket nevezzük kvantumszámítógépeknek.

Míg azonban a hagyományos, neumanni alapelvekre épülő készülékek viszonylag gyorsan átalakultak elektroncsöves formából tranzisztoros kialakításúra, töretlen miniatürizáció mellett, a kvantumszámítógépeknek egészen más jellegű kihívással kellett szembenézniük. Az atomi szintű vezérlés elképzelhetetlenné tette, hogy szobahőmérsékleten, hétköznapi körülmények között kvantummechanikai számításokat lehessen végezni. A szobányi méretű, szuperalacsony, akár 10 miliKelvin hőmérsékletig is lemenő eszközök hűtőkamrái, a kriosztátok az általunk ismert univerzum leghidegebb részeinek számítanak, amivel sokáig a sci-fi területére száműzték a kvantumszámítástechnikát.

A teljesítmény és a technológia is fejlődik

Az első kvantumszámítógépek még alig pár qubitesek voltak. Ezeket azóta két nagyságrenddel sikerült felskálázni, az IBM például tavaly novemberben rántotta le a leplet az első, három számjegyű kapacitást felmutatni képes megoldásáról. A 127 qubites tudású eszközt kiszolgáló Eagle chip következő lépcsőfoka 433 qubit támogatása lesz az idén, és, ha minden a tervek szerint halad, 2023-ra az ezret is meghaladhatja a számítási kapacitás.

Eközben a terület másik nagy játékosa, a Google sem pihen: szintén tavaly novemberben engedett betekintést a vállalat Quantum AI Labjének működésébe. A korai prototípus a jövőbeli kvantum-adatközpontok előfutára; a kaliforniai Santa Barbarában található létesítmény segítségével a Larry Page és Sergey Brin alapította vállalat igyekszik létrehozni a világ első, hibák nélküli (error-corrected) kvantumszámítógépét.

A Google reményei szerint előbb-utóbb elérhető lesz az 1 millió fizikai qubitre támaszkodó, szobányi méretű kvantumszámítógép is. Ez azonban négy nagyságrendnyi kapacitásbővülést jelent, amihez nem csak idő, hanem komoly fejlesztések egyaránt szükségesek. Éppen ezért a vállalat nagy erőkkel dolgozik a világ első kvantumtranzisztorán, vagyis két, hibamentesen működő logikai qubitjén, amik kvantumműveleteket hajtanak végre együtt. Mihelyst elkészül, jöhet az igazán nagy falat: ki kell találni, hogyan lehet akár több százezret egymás mellé építeni, hogy azokból összeálljon egy minden korábbi próbálkozás teljesítményét földbe gyaluló kvantum-szuperszámítógép.

Pénzre váltani a tudást

Az alapkutatások általános jellemzője a komoly állami támogatás, hiszen a gyorsan nem monetizálható, de a későbbi fejlesztések elengedhetetlen feltételeként létrehozandó technológiákba ritkán invesztálnak magántulajdonban levő cégek. A kvantumszámítástechnika már kezd kilépni ebből a korból, ahogy azt az IBM és Google fent említett példája is mutatja. Az állami pénzek elapadóban, az egyre nagyobb összegeket igénylő fejlesztéseket immár a vállalatok rakják a szegmensbe.

Ennek oka, hogy a komolyan még mindig 10-20 év távlatában értelmezhető bevételtermelő képesség relatíve belátható távolságon belülre ért. A területtel foglalkozó cégek már megkezdték a kvantumszámítástechnikában rejlő lehetőségek kiaknázását. A jól ismert analógiára felhúzva, Quantum as a Service szolgáltatást kínálva kis túlzással már ma is bárki hozzáférhet a területben lapuló potenciál kipróbálásához. Böngészőalapú hozzáférést kaphatnak az érdeklődők, így távolról, gyakorlatilag gépidőt vásárolva lehet a kvantumszámítógépek képességeit kihasználni.

Jelenleg azonban meglehetősen korlátozottak ezek a lehetőségek. Olyan részpiacokon nyújthat alternatívát a hagyományos számítási modelleket alkalmazó szolgáltatásokhoz képest, mint a részecskekutatás vagy a biodiverzitás modellezése. Elsősorban tehát a kutatóközönség profitálhat napjainkban a kvantumszámítástechnika tudásából.

Ismét magunk alatt vágjuk a fát?

A gyorsan felfutó számítási kapacitás felvet néhány biztonsági kérdést. Az e-mailjeinket, bankkártya-tranzakcióinkat és államtitkainkat is védő RSA algoritmusokra, nyilvános kulcsú titkosítási megoldásokra egyértelmű veszélyt jelent. Ha nem is napjainkban, de egy-két évtizeden belül mindenképpen, amikor akár 1-2 perc alatt feltörhetővé válnak a ma még gyakorlatilag visszafejthetetlen védelmi megoldások. Szintén aggályokat vet fel a jelenleg titkosításra kerülő állami, diplomáciai adatok kérdése, hiszen ezen információk jó része 20 év múlva is védelmet kellene, hogy élvezzen.

Az tehát biztosnak látszik, hogy paradigmaváltás előtt állunk, mivel a prímszámalapú biztonsági megoldások használati idejének korlátjai már felderengenek előttünk. Fodor Balázs, az Invitech felhőtechnológiákkal foglalkozó termékfejlesztő menedzsere szerint az IT-kutatás más logikájú védelmet keres a kvantumszámítógépekkel szemben. Alaptechnológiai változásoknak leszünk szemtanúi a következő 10-15 évben, le fognak cserélődni az RSA-t alkalmazó titkosítási rendszerek.

Amennyiben ez a folyamat sikerrel lezajlik, elhárulhat minden akadály a kvantumszámítástechnika általános kutatási, ipari és szolgáltatói használata elől. A nagy cloudszolgáltatók által kedvelt szolgáltatási modellbe be fog illeszkedni a Quantum as a Service, szükségtelenné téve felhasználói oldalról a hatalmas beruházásokat. Így a jövőben sem kell majd a vállalatoknak saját hardvert és kompetenciát vásárolniuk, az üzemeltetéssel foglalkozniuk – megteszik ezt majd helyettük a felhőszolgáltatást nyújtó adatközpontok.