O Nouă Eră în Calculul Cuantic: Randomizare Certificată Obținută

O Nouă Eră în Calculul Cuantic: Randomizare Certificată Realizată

Un colectiv de cercetători de elită de la JPMorgan Chase, Quantinuum, Laboratorul Național Argonne, Laboratorul Național Oak Ridge și Universitatea Texas din Austin a atins un prag fără precedent în domeniul calculului cuantic. Într-o realizare remarcabilă publicată în prestigioasa revistă Nature, specialiștii au generat și certificat pentru prima dată numere complet aleatoare cu ajutorul unui computer cuantic avansat cu 56 de cubiți—marcând startul unei noi epoci pentru criptografie, confidențialitatea digitală și soluții globale de securizare a datelor.

Ce Este Randomizarea Certificată?

Aleatorietatea are un rol esențial în tehnologie: protejează comunicațiile, garantează intimitatea datelor și asigură corectitudinea algoritmilor utilizați în inteligența artificială și sisteme financiare. Calculatoarele clasice întâmpină dificultăți în a produce numere cu adevărat aleatoare; se bazează adesea pe generatoare fizice care pot fi manipulate și nu asigură imprevizibilitate garantată matematic. În schimb, acest experiment inovator introduce conceptul de „randomizare certificată”, care nu doar demonstrează imprevizibilitatea numerelor, dar oferă și dovada că acestea sunt recent generate și validate matematic ca fiind cu adevărat aleatoare.

Acest progres ar putea redefine siguranța comunicațiilor și a algoritmilor criptografici, aducând noi standarde de încredere și integritate în generarea și schimbul informațiilor.

Știința din spatele Realizării

Inovația se bazează pe un protocol creat inițial de Scott Aaronson, profesor reputat la UT Austin, a cărui viziune — sprijinită de cercetătorul postdoctoral Shih-Han Hung — a fost transpusă din plan teoretic în practică experimentală.

Pentru a atinge nivelul de randomizare certificată, echipa a utilizat de la distanță sistemul cuantic avansat Quantinuum Model H2-1, implementând o tehnică puternică numită random circuit sampling (RCS). Sarcina de RCS este atât de complicată încât orice supercomputer clasic actual nu o poate reda practic. Experiența a decurs astfel:

Pasul 1: Provocarea cuantică

Cercetătorii au construit o suită de circuite de testare pornind de la o sămânță mică de aleatorietate și le-au trimis computerului cuantic cu 56 de cubiți. Fiecare circuit solicita ca rezultatul să fie ales la întâmplare dintr-o multitudine de opțiuni posibile.

Pasul 2: Verificare Clasică

Folosind resurse computaționale ce însumează 1,1 ExaFLOPS (1,1 × 10¹⁸ operații pe secundă) provenite de la mai multe supercomputere, echipa a validat riguros randomizarea certificată, confirmând că cei 71.313 biți generați nu puteau fi simulați cu metode clasice în condiții reale.

Caracteristici de Produs și Comparații de Sistem

Sistemul H2 dezvoltat de Quantinuum a fost extins la 56 de cubiți în iunie 2024, atingând niveluri superioare de precizie și interconectivitate față de versiunile anterioare. Oricare cubit poate comunica direct cu oricare altul, amplificând eficiența procesului random circuit sampling. Această evoluție a permis implementarea rapidă și eficientă a protocolului lui Aaronson, constituind un salt considerabil față de hardware-ul cuantic de generații mai vechi.

Beneficii și Aplicații Concrete

• Securitate Fără Precedent: Randomizarea certificată ridică semnificativ nivelul de securitate pentru criptografie, eliminând riscuri asociate generatoarelor pseudo-aleatoare.
• Confidențialitate Compozabilă: Oferă un grad superior de intimitate și echitate pentru tranzacții digitale sau sisteme AI, întrucât entropia certificată poate fi confirmată independent.
• Rezistență la Manipulare: Sistemele cuantice, spre deosebire de cele clasice, nu pot fi imitate sau fraudate cu ușurință pentru a genera rezultate impredictibile care să treacă testul certificării.

După cum subliniază Marco Pistoia, liderul Global Technology Applied Research, JPMorgan Chase: „Această realizare arată cum calculul cuantic poate rezolva provocări reale, depășind capacitățile celor mai avansate supercomputere clasice.”

Importanța pentru Piața Calculului Cuantic

Această demonstrație, cu avantaje practice validate în scenarii reale, semnalează un pas crucial către comercializarea tehnologiei cuantice. În cuvintele lui Dr. Rajeeb Hazra, președinte și CEO Quantinuum: „Sărbătorim un moment de referință, aducând calculul cuantic în zona soluțiilor practice și utilizabile.”

Proiectul a beneficiat și de susținere computațională de vârf din partea laboratoarelor Oak Ridge, Argonne și Lawrence Berkeley ale Departamentului Energiei din SUA, demonstrând rolul critic al infrastructurii naționale în avansul American în inovație cuantică.

Impact Transformator pentru Aplicațiile Viitoare

Deși superioritatea teoretică a calculatoarelor cuantice este deja recunoscută, acest experiment marchează un moment decisiv: computerele cuantice depășesc sistemele clasice în generarea de randomizare certificată — un beneficiu concret pentru criptografie, securitatea datelor și numeroase alte domenii. Rezultatele subliniază convingerea tot mai răspândită în rândul experților: intrăm într-o perioadă în care computerele cuantice vor oferi soluții imposibile de atins prin tehnologia clasică.