Квантовые Компьютеры и Криптография • Квантовое оборудование

Квантовые компьютеры — это управляемые квантовомеханические устройства, использующие свойства квантовой физики для выполнения вычислений. Квантовые вычисления значительно ускоряют выполнение некоторых вычислительных задач. Увеличение скорости работы происходит благодаря трем явлениям квантовой механики: суперпозиции, интерференции и запутанности.

Квантовая криптография | это. Что такое Квантовая криптография?

При распределении ключей между участниками предстоящего обмена информацией должна быть гарантирована подлинность сеанса связи, т. е. все участники должны пройти процедуру аутентификации. Центр распределения ключей осуществляет взаимодействие с одним или более участниками сеанса с целью распределения секретных или открытых ключей.

Квантовая криптография.

Скорость передачи данных — объём данных, передаваемых за единицу времени. Максимальная скорость передачи данных без появления ошибок (пропускная способность) вместе с задержкой определяют производительность системы или линии связи. Теоретическая верхняя граница скорости передачи определяется теоремой Шеннона — Хартли.
Этот вероятностный характер и делает квантовые вычисления такими мощными. Система состоит из квантового канала и специального оборудования на обоих концах схемы.

Технология квантовой криптографии крайне сложна, и, естественно, данная статья не претендует на широкое освещение темы. Мы также не будем начинать, что называется, «с места в карьер». Начнем с основ шифрования. Это вполне уместно, тем более что нам понадобится рассмотреть, какими же преимуществами обладает квантовая криптография над распространенными ныне алгоритмами. Итак.

Общие сведения о квантовых вычислениях — Azure Quantum | Microsoft Docs

Транзистор в компьютере может принимать значение 1 или 0, то есть «включён» или «выключен». С точки зрения компьютерной логики, этот транзистор называется битом. Это минимальная единица информации в компьютере. Физически бит может быть в процессоре, на чипе памяти, на магнитном диске, но суть одна: это какое-то физическое пространство, которое определённо либо включено, либо выключено.

Сохранить биткоин: Лучшие криптографы мира работают над квантовоустойчивым стандартом

Корпорация Майкрософт сотрудничает с компаниями-производителями оборудования для квантовых вычислений, чтобы предоставлять разработчикам облачный доступ к нему. Используя платформу Azure Quantum и язык Q#, разработчики смогут исследовать квантовые алгоритмы и запускать свои квантовые программы на различных типах оборудования для квантовых вычислений.
Распределение ключей с участием центра распределения ключей. В нём информация кодируется в ортогональные квантовые состояния.

Ещё одна особенность кубитов — зависимость значения от измерения. Это значит, что программист не узнает значение кубита до тех пор, пока его не измерит, а сам факт измерения тоже влияет на значение кубита. Звучит странно, но это особенность квантовых частиц.

Квантовая криптография — Карта знаний

1. В компьютере есть деталь под названием транзистор. Представьте, что это кран на трубе: если его включить, вода польётся, если выключить — остановится.
2. В транзисторе вода — это электричество, и включение-выключение крана тоже зависит от электричества. Представьте, что краны соединены между собой так, что вода из одного крана включает или выключает другой кран, — и так каскадом по цепочке.
3. Транзисторы соединены таким хитрым образом, что когда они включаются и выключаются, на них можно производить математические вычисления.
4. Из-за того, что транзисторов очень много (миллиарды), а работают они очень быстро (близко к скорости света), транзисторные компьютеры могут очень быстро совершать математические вычисления.
5. Всё, что вы видите в компьютере, — это производные от вычислений. Вы видите окно, буквы, картинки, а где-то в самой-самой глубине это просто сложение и вычитание, а ещё глубже — включение-выключение кранов с электричеством на скорости света.

Корпорация Майкрософт сотрудничает с компаниями-производителями оборудования для квантовых вычислений, чтобы предоставлять разработчикам облачный доступ к нему. Используя платформу Azure Quantum и язык Q#, разработчики смогут исследовать квантовые алгоритмы и запускать свои квантовые программы на различных типах оборудования для квантовых вычислений.

Мнение эксперта

Черноволов Петр Васильевич, старший консультант банка

Если у вас есть вопросы, задавайте их мне.

Задать вопрос эксперту

Как устроен квантовый компьютер и зачем он нужен — Журнал «Код» • В нём информация кодируется в ортогональные квантовые состояния. В таких системах для зашифрования сообщения используется один ключ, а для расшифрования — другой. Пишите, если возникли вопросы, мы во всем разберемся!

Квантовые компьютеры (перевод с сайта Explaining Computers) / Платформа ПК / iXBT Live

Квантовые компьютеры — это управляемые квантовомеханические устройства, использующие свойства квантовой физики для выполнения вычислений. Квантовые вычисления значительно ускоряют выполнение некоторых вычислительных задач. Увеличение скорости работы происходит благодаря трем явлениям квантовой механики: суперпозиции, интерференции и запутанности.
Задачи такого типа можно найти в самых разных сферах. Распределение ключей с участием центра распределения ключей.

Microsoft

Асимметричные криптосистемы

• Отправитель и получатель заранее оговаривают произвольность расположения битов в строках, что определяет произвольный характер положения ошибок.
• Все строки разбиваются на блоки длины k. Где k выбирается так, чтобы минимизировать вероятность ошибки.
• Отправитель и получатель определят четность каждого блока, и сообщают её друг другу по открытому каналу связи. После этого в каждом блоке удаляют последний бит.
• Если четность двух каких-либо блоков оказалось различной, отправитель и получатель производят итерационный поиск неверных битов и исправляют их.
• Затем весь алгоритм выполняется заново для другого (большего) значения k. Это делается для того, чтобы исключить ранее незамеченные кратные ошибки.
• Чтобы определить все ли ошибки были обнаружены, проводится псевдослучайная проверка. Отправитель и получатель открыто сообщают о произвольной перестановке половины бит в строках, а затем вновь открыто сравнивают четности (Если строки различны, четности обязаны не совпадать с вероятностью 0,5). Если четности отличаются, отправитель и получатель производят двоичный поиск и удаляют неверные биты.
• Если различий не наблюдается, после n итераций отправитель и получатель будут иметь одинаковые строки с вероятностью ошибки 2 -n .

Кэмпбелл, прошедший специальную подготовку офицера связи ВМС США в отделе исследований и разработок, как никто другой знает, что секретные технологии правительства часто опережают относительно доступные коммерческие разработки. «Мы были на десятилетия впереди», — говорит он. «Мы не хотели, чтобы потенциальные противники знали о наших возможностях».

Перспективы развития

Квантовое распределение ключей — метод передачи ключа, который использует квантовые явления для гарантии безопасной связи. Этот метод позволяет двум сторонам, соединенным по открытому каналу связи, создать общий случайный ключ, который известен только им, и использовать его для шифрования и расшифрования сообщений.
Квантовые вычисления значительно ускоряют выполнение некоторых вычислительных задач. Одно из самых важных применений квантового компьютера сейчас разложение на простые числа.