आधुनिक एन्क्रिप्शन सिस्टम में क्वांटम कंप्यूटर कैसे टूट सकता है और अमोनिया उत्पादन की लागत को कम कर सकता है?

क्वांटम भौतिकी के विरोधाभास और रहस्य वैज्ञानिकों के दिमाग को लंबे समय तक उत्तेजित करते हैं। आज, क्वांटम कणों के असामान्य गुणों के आधार पर, नए उपकरणों और उपकरणों का निर्माण किया जा रहा है जो शास्त्रीय विशेषताओं के लिए उनकी विशेषताओं में कई गुना बेहतर हो सकते हैं।



"क्वांटम उद्योग" की घटनाओं के बारे में एक कहानी आरसीसी में क्वांटम सूचना प्रौद्योगिकी समूह के वैज्ञानिक निदेशक एलेक्सी फेडोरोव द्वारा एक्रोनिस के कर्मचारियों को संबोधित की गई थी। इस पोस्ट में, हम क्वांटम प्रौद्योगिकियों पर उनके व्याख्यान की एक प्रतिलेख प्रदान करते हैं जिसमें अतिरिक्त और दिलचस्प डेटा साझा करने के लिए जोड़ के साथ हैबरहाब पर मौजूद Acronis ग्राहकों के साथ।

संयुक्त राज्य अमेरिका, यूरोप, चीन और रूस में बड़े पैमाने पर परियोजनाएं कार्यान्वित की जा रही हैं। सबसे बड़ी रुचि एक क्वांटम कंप्यूटर है - न केवल विश्वविद्यालय इसके निर्माण की दौड़ में शामिल हैं, बल्कि Google, IBM, Microsoft और Intel सहित बड़े निगम भी हैं। यह भविष्यवाणी की गई है कि क्वांटम कंप्यूटर कई तरह से क्रांति ला सकते हैं, उदाहरण के लिए, जानकारी की रक्षा, कृत्रिम बुद्धिमत्ता और नई सामग्री के मॉडलिंग में।



आधुनिक संदर्भ में, क्वांटम प्रौद्योगिकियां व्यक्तिगत क्वांटम वस्तुओं को नियंत्रित करने के तरीके हैं, जैसे परमाणु, फोटॉन, इलेक्ट्रॉन, आयन, और इसी तरह। शास्त्रीय प्रणालियों के विपरीत, जो हमेशा संभव राज्यों में से एक में होते हैं, क्वांटम सिस्टम क्वांटम सुपरपोजिशन की स्थिति में हो सकते हैं: सभी स्वीकार्य राज्यों में एक साथ होने के लिए। शास्त्रीय दुनिया और क्वांटम के बीच अंतर का एक उदाहरण एक सिक्का हो सकता है। एक सिक्का दो राज्यों को परिभाषित कर सकता है - एक ईगल या पूंछ - और उन्हें 0 और 1 के रूप में एन्कोड करें। फिर एक क्लासिक सिक्का या तो राज्य में 0 या राज्य में हो सकता है। दो सिक्के - एक समय में 4 संभावित राज्यों में से एक में। चार सिक्के 16 राज्यों में से एक में हैं। दस सिक्के 1024 राज्यों में से एक में हैं।



सुपरपोज़िशन का सिद्धांत एक "क्वांटम कॉइन" को न केवल एक ईगल या पूंछ की सख्ती से अनुमति देता है, बल्कि ईगल और टेल्स के बीच "इंटरमीडिएट" राज्यों की एक अनंत संख्या में से एक में होना चाहिए। यह कहना अधिक सटीक होगा कि एक क्वांटम सिक्का एक ही समय में ईगल और पूंछ की स्थिति में हो सकता है। इस मामले में, शास्त्रीय दृष्टिकोण से असंगत दो विकल्प (एक ईगल द्वारा गिराया गया सिक्का और एक टाइलिंग द्वारा गिराया गया सिक्का) एक एकल क्वांटम राज्य के अंदर एक दूसरे को ओवरलैप करने लगते हैं। इसे वैज्ञानिक क्वांटम सुपरपोजिशन कहते हैं, और यह तथ्य कि हमारा मस्तिष्क, जो कि शास्त्रीय दुनिया में विकसित हुआ था, कल्पना भी नहीं कर सकता है - आप केवल इसकी आदत डाल सकते हैं। इसके अलावा, इस तरह के एक क्वांटम सुपरपोजिशन का पूरी तरह से वर्णन करने के लिए, प्रत्येक जटिल रूप से अलग-अलग विकल्पों में से दो जटिल संख्याओं की आवश्यकता होती है। दो "क्वांटम सिक्के" 4 राज्यों के सुपरपोजिशन में हो सकते हैं। और 10 "क्वांटम सिक्के" 1024 राज्यों के सुपरपोजिशन में हैं। इस तरह के "क्वांटम सिक्कों" को क्वबिट्स कहा जाता है - सूचनाओं के बिट्स के क्वांटम एनालॉग्स। N qubits की प्रणाली का वर्णन करने के लिए, 2 ^ n जटिल संख्याओं की आवश्यकता होती है।

क्वांटम कंप्यूटिंग की मुख्य विशेषता यह ठीक है: क्वैब की संख्या में वृद्धि के साथ, गणना में हमारे द्वारा संचालित मापदंडों की संख्या तेजी से बढ़ती है। यदि वहाँ भी 50 qubits हैं, तो उनके राज्य का वर्णन करने के लिए आवश्यक जटिल संख्याओं की संख्या - 2 ^ 50 - इतनी बड़ी होगी कि सबसे शक्तिशाली सुपर कंप्यूटर पर भी ऐसी प्रणाली को सटीक रूप से मॉडल करना असंभव होगा। इस तरह की सीमा क्वांटम वर्चस्व (क्वांटम वर्चस्व या क्वांटम लाभ) नामक घटना के लिए संभावित स्पष्टीकरणों में से एक है: उन कार्यों को हल करने के लिए क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करने की क्षमता जो मौजूदा शास्त्रीय कंप्यूटरों में सक्षम नहीं हैं।

क्वांटम खोज और क्वांटम दौड़

हालांकि, ऐसे कंप्यूटर का निर्माण आसान नहीं है। ऐसा करने के लिए, आपको क्वांटम मामले के प्रबंधन के लिए एक संपूर्ण "खोज" को हल करने की आवश्यकता है। वर्तमान में, दुनिया में कई प्रयोगशालाएं क्वांटम वस्तुओं के प्रबंधन के लिए नए तरीके विकसित कर रही हैं। एक क्वांटम दौड़ दोनों निगमों और वैज्ञानिक समुदाय के बीच हो रही है। अग्रणी डेवलपर्स अधिक से अधिक नए समाधान पेश कर रहे हैं। लेकिन क्वांटम दौड़ मौलिक महत्व की है - क्वांटम वर्चस्व की दहलीज से परे, नई खोजों ने हमें भौतिकी के पूरी तरह से अलग-अलग क्षेत्रों में इंतजार किया है: निम्न-तापमान भौतिकी से उच्च-ऊर्जा भौतिकी तक। इसके अलावा, क्वांटम कंप्यूटरों में व्यावहारिक समस्याओं को हल करने की काफी संभावनाएं हैं, इसलिए, निगम इसके विकास में शामिल हो गए हैं।

क्वांटम पदार्थ के प्रबंधन की खोज क्या है? एक तरफ, राज्यों की एक बड़ी जगह प्रदान करने के लिए पर्याप्त रूप से बड़ी संख्या में qubits होना आवश्यक है, लेकिन दूसरी तरफ, प्रत्येक qubit को व्यक्तिगत रूप से नियंत्रित करना आवश्यक है। यह स्पष्ट है कि प्रणाली जितनी बड़ी होगी, व्यक्तिगत घटकों के स्तर पर प्रबंधन करना उतना ही कठिन होगा। यह क्वांटम भौतिकी के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, लेकिन, अगर आप इसके बारे में सोचते हैं, तो यह मानव गतिविधि के अन्य क्षेत्रों पर लागू होता है। उदाहरण के लिए, यदि आप एक विशाल और शांत कंपनी बनाना चाहते हैं, तो आपको बहुत सारे प्रतिभाशाली लोगों को काम पर रखना होगा। लेकिन ये लोग जितने अधिक होंगे, उनकी बातचीत उतनी ही कठिन होगी, और उन्हें नियंत्रित करना उतना ही मुश्किल होगा :-)



क्वांटम दुनिया में, पैमाने और पूर्वानुमान के बीच संतुलन बनाना आज सबसे बड़ी चुनौती है। लेकिन, इसे दूर करने से, हम शक्तिशाली क्वांटम कंप्यूटर विकसित करने में सक्षम होंगे जो दिलचस्प समस्याओं को हल कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, आईबीएम शब्द क्वांटम मात्रा का उपयोग करता है - यह ऑपरेशन में त्रुटियों की संख्या के अनुसार क्विबिट की संख्या है। यह एक बहुत ही स्पष्ट उपाय है, यह दिखाता है कि यह कहना पर्याप्त नहीं है कि सिस्टम में कितनी मात्राएँ हैं, उन पर नियंत्रण की डिग्री भी महत्वपूर्ण है, जो त्रुटियों से बचने में मदद करती है। क्वांटम वॉल्यूम की वृद्धि के लिए, मात्राओं की मात्रा और क्वैट्स की "गुणवत्ता" दोनों की वृद्धि आवश्यक है।

यह हमेशा ध्यान में रखना चाहिए कि त्रुटियों की संभावना क्वांटम "लोहा" का एक अभिन्न गुण है। इसलिए, क्वैबिट्स की बात करें, तो फिजिकल क्वाइबेट्स और लॉजिकल क्वाइबल्स को अलग करना आवश्यक है। भौतिक क्वैबिट वास्तविक परमाणु या सुपरकंडक्टिंग चेन हैं, जिन्हें तथाकथित "मुद्रांकित" तत्व कहा जाता है। लॉजिकल क्विबिट्स वे ऑब्जेक्ट्स हैं जिनके ऊपर वास्तविक नियंत्रण है, और उन्हें त्रुटियों के बिना निश्चित मापदंडों के साथ एक्सेस किया जा सकता है। क्वांटम कंप्यूटर की कम्प्यूटेशनल क्षमताएं अंततः तार्किक क्वैब की संख्या से निर्धारित होती हैं जो त्रुटिपूर्ण रूप से काम करती हैं। क्वांटम वॉल्यूम के संदर्भ में, इसे निम्नानुसार समझा जा सकता है: यदि त्रुटियों का स्तर शून्य है, तो आगे की कम्प्यूटेशनल क्षमताएं (क्वांटम वॉल्यूम) तार्किक क्विबिट की संख्या में वृद्धि के कारण बढ़ती हैं।

अगर हम क्वांटम कंप्यूटरों के काम करने के क्षेत्र में प्रगति के बारे में बात करते हैं, तो हम आईबीएम कंप्यूटर का उल्लेख नहीं कर सकते हैं। वह इस परिमाण के पहले क्वांटम कंप्यूटरों में से एक बन गया। क्वांटम कंप्यूटरों का आईबीएम का "वर्कहॉर्स" सुपरकंडक्टिंग क्वाबिट है, जिसे अपने काम के लिए बहुत कम तापमान पर ठंडा किया जाना चाहिए। आईबीएम क्वांटम प्रोसेसर में, प्रत्येक क्वेट पर व्यक्तिगत नियंत्रण लागू नहीं किया जाता है और त्रुटियों का स्तर काफी अधिक है, लेकिन चिप स्वयं पहले से मौजूद है। आईबीएम के पास एक खुला 5-qubit और 16-qubit क्वांटम कंप्यूटर है जो हर कोई इंटरनेट पर उपयोग कर सकता है। इसके अलावा, कुछ वर्षों में, निगम एक 100-qubit प्रणाली बनाने की योजना बना रहा है। हाल ही में, आईबीएम ने एकीकृत क्वांटम कंप्यूटर आईबीएम सिस्टम वन की घोषणा की, जो एक संपूर्ण उपकरण है, जिसे डेवलपर्स के अनुसार काम करने की कोई विशेष स्थिति की आवश्यकता नहीं है - यह महत्वपूर्ण रूप से उपयोगकर्ताओं के लिए इस तरह के एक सिस्टम को लाता है, हालांकि, अब तक ऐसे कंप्यूटर का उपयोग करके व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण और मांग वाले कार्यों को हल करना है। बात करना मुश्किल है।

इंटेल एक ही मील के पत्थर के 50 सेंटीमीटर के कगार पर है, लेकिन एक अलग तकनीक का उपयोग करके क्वाइबिट्स बनाता है। और यह अच्छा है, क्योंकि यदि निगमों में से एक अपने दृष्टिकोण को लागू करने में समस्याओं का सामना करता है, तो दूसरा प्रगति की ओर बढ़ता रहेगा।

क्वांटम दौड़ का नेता आज Google है, जिसने 72-qubit क्वांटम कंप्यूटर का प्रदर्शन किया। Google की मुख्य तकनीक IBM की सुपरकंडक्टिंग क्विबिट्स के समान है। Google के वैज्ञानिकों और डेवलपर्स के एक समूह ने भी कई वैज्ञानिक लेख प्रकाशित किए हैं जो क्वांटम उत्कृष्टता प्राप्त करने के दृष्टिकोण का वर्णन करते हैं। इसलिए निकट भविष्य में, कंपनी से उनके विकसित क्वांटम प्रोसेसर की मदद से क्वांटम श्रेष्ठता प्रदर्शित करने की उम्मीद की जा सकती है।

शैक्षणिक समुदाय में 51 qubits की एक प्रणाली भी बनाई गई थी - यह मिखाइल लुकिन (फ़िज़ेट के स्नातक और रूसी क्वांटम केंद्र के अंतर्राष्ट्रीय सलाहकार परिषद के प्रमुख) के समूह के लिए संभव था, अल्ट्राहोल्ड न्यूट्रल परमाणुओं पर आधारित था, साथ ही मैरीलैंड विश्वविद्यालय से क्रिस्टोफर मुनरो के समूह से 53 qubits की व्यवस्था भी थी। वह आयनों के आधार पर एक वाणिज्यिक क्वांटम कंप्यूटर विकसित करने वाली कंपनी IonQ के संस्थापक हैं। वैसे, क्वांटम कंप्यूटिंग के क्षेत्र में आईओएनक्यू स्टार्टअप का एकमात्र उदाहरण नहीं है - अब उनमें से एक दर्जन से अधिक हैं।

जाहिर है, क्वांटम क्षेत्र में चीन की काफी संभावनाएं हैं। "सेलेस्टियल" सबसे बड़ी क्वांटम कंप्यूटर का निर्माण करने की योजना बना रहा है, और इसके लिए नेशनल क्वांटम प्रयोगशाला बनाने के लिए डेवलपर्स के पास पहले से ही 12 बिलियन डॉलर हैं।

कुछ अलग कंपनी डी-वेव है। डी-वेव प्रोसेसर में हज़ारों क्विबिट होते हैं, लेकिन वे एक अलग मोड में काम करते हैं - क्वांटम एनीलिंग मोड। यह आपको ऐसे कंप्यूटर की मदद से हल करने की अनुमति देता है, वास्तव में, केवल एक कार्य। इस तथ्य के बावजूद कि Google और वोक्सवैगन जैसी कंपनियां पहले से ही डी-वेव के साथ काम कर रही हैं, ऐसे क्वांटम कंप्यूटर के फायदे के बारे में गर्म बहस चल रही हैं।

मुद्दे का अनुप्रयुक्त पक्ष

सभी प्रयासों के बावजूद, आज क्वांटम कंप्यूटर कई व्यावहारिक समस्याओं का समाधान नहीं करते हैं, लेकिन संभावित प्रभावशाली दिखता है। अब क्वांटम कंप्यूटिंग का विकास दो दिशाओं में होता है:

• विशिष्ट क्वांटम कंप्यूटर जिनका उद्देश्य एक विशिष्ट विशिष्ट समस्या को हल करना है, उदाहरण के लिए, अनुकूलन समस्याएं। एक उत्पाद का एक उदाहरण डी-वेव क्वांटम कंप्यूटर है।
• यूनिवर्सल क्वांटम कंप्यूटर - जो मनमानी क्वांटम एल्गोरिदम को लागू करने में सक्षम हैं। आज, सार्वभौमिक क्वांटम कंप्यूटरों के केवल छोटे प्रोटोटाइप हैं - Google, आईबीएम और इंटेल इस दिशा में काम कर रहे हैं। वे नींव रखते हैं, लेकिन अभी तक कुछ बड़े पैमाने पर करने की अनुमति नहीं देते हैं और त्रुटियों का सामना करने का तरीका नहीं जानते हैं।
  

किसी भी मामले में, क्वांटम कंप्यूटर राज्यों की एक बड़ी जगह के साथ काम करना संभव बनाते हैं, और यह उपयोगी हो सकता है, उदाहरण के लिए, खोज समस्याओं को हल करने के लिए, विभिन्न प्रक्रियाओं का अनुकूलन, और जटिल सिस्टम मॉडलिंग।

इस तथ्य के कारण कि आईबीएम सभी को एक क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करने की पेशकश करता है, आधुनिक क्वांटम प्रोग्रामर पहले से ही कार्यों को इकट्ठा करने और उन्हें छोटे क्वांटम कंप्यूटर पर चलाने के लिए प्रशिक्षण दे रहे हैं। उदाहरण के लिए, एक अनियंत्रित डेटाबेस के माध्यम से खोज करने के लिए, क्वांटम एल्गोरिथ्म में एक द्विघात लाभ है। इस तरह के कार्य में, एक अनियंत्रित डेटाबेस को एक प्रकार के "ब्लैक बॉक्स" के रूप में दर्शाया जा सकता है, जिसके लिए अनुरोध भेजे जाते हैं (इस डेटाबेस में तत्वों के पते), और एक ब्लैक बॉक्स उन्हें "हां" या "नहीं" का जवाब देता है (तत्व स्थित है) दिए गए पते, अनुरोध आवश्यकताओं)। कल्पना करें कि कुछ डेटाबेस में प्रत्येक तत्व के पते में n बिट्स होते हैं, और इस डेटाबेस में केवल एक ही तत्व होता है जो कुछ शर्तों को पूरा करता है। इस तत्व को खोजने के लिए, औसतन, हमें लगभग 2 ^ n प्रश्नों (अधिक सटीक, 2 ^ (n-1)) की आवश्यकता है, क्योंकि डेटाबेस की गड़बड़ी के कारण, हमारे लिए जो कुछ भी है वह सभी संभावित पतों (जिनमें से 2 ^ n टुकड़े) के माध्यम से क्रमबद्ध है जब तक कि हम अंततः भाग्यशाली नहीं होते हैं और सही तत्व तक पहुंचते हैं। यदि हमारे पास ऐसे ब्लैक बॉक्स का क्वांटम एनालॉग है (इसे "क्वांटम ऑरेकल" भी कहा जाता है), तो हमें एक उत्तर प्राप्त करने के लिए 2 ^ (n / 2) अनुरोधों की आवश्यकता होती है। एल। ग्रोवर के नाम पर "क्वांटम एन्यूमरेशन अल्गोरिथम" का लाभ, एक ही समय में क्वांटम बॉक्स में कई प्रश्न पूछने की क्षमता के कारण है - प्रश्नों का एक सुपरपोजिशन बनाने के लिए।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि एक अव्यवस्थित डेटाबेस में खोज कार्य प्रकृति में सार्वभौमिक है - लगभग किसी भी अन्य कार्य (एनपी-पूर्ण सहित) को कम किया जा सकता है। हालांकि, इसे हल करने के लिए, प्रश्नों की संख्या कार्य की जटिलता के साथ तेजी से बढ़ने की आवश्यकता होगी (उदाहरण में माना जाता है, पैरामीटर n इसके अनुरूप है)। इस प्रकार, आपको एक क्वांटम कंप्यूटर को एक सर्वव्यापी उपकरण के रूप में नहीं समझना चाहिए जो घातीय त्वरण के साथ मनमाना कम्प्यूटेशनल समस्याओं को हल करने में सक्षम है। कुछ मामलों में, इसकी क्षमताएं अधिक मामूली होंगी।

फिर भी, क्वांटम रसायन विज्ञान के क्षेत्र में समस्याओं के लिए आज एक बड़ी संभावना पहले से ही स्पष्ट है। उदाहरण के लिए, उद्योग में, रासायनिक यौगिकों के मापदंडों की गणना और रासायनिक प्रतिक्रियाओं के मॉडलिंग की मांग है। क्लासिक कंप्यूटर का उपयोग करते समय, हमारे पास क्षमताओं की कमी होती है और अक्सर सटीकता के साथ समझौता करना पड़ता है। क्वांटम कंप्यूटर विस्तार प्रतिक्रिया चेन, प्रक्रिया गतिकी में निर्धारित करने में मदद कर सकते हैं, वांछित प्रतिक्रियाओं के लिए उत्प्रेरक पा सकते हैं - यह सब बहुत उपयोगी है! आज सबसे चर्चित समस्याओं में से एक अमोनिया का उत्पादन है। यह यौगिक पौधों के लिए उर्वरकों में सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है, और पृथ्वी पर सभी ऊर्जा का 1-2% इसके उत्पादन (क्वांटम कम्प्यूटिंग रिपोर्ट और बीपी से डेटा) पर खर्च किया जाता है। यदि क्वांटम कंप्यूटर की मदद से सभी मापदंडों के सटीक ज्ञान के कारण अमोनिया उत्पादन की प्रक्रिया को अनुकूलित करना संभव होगा, तो यह पहले से ही प्रौद्योगिकियों के विकास में किए गए सभी निवेशों का भुगतान करेगा (याद रखें, विश्व ऊर्जा का 1-2%)।

हाल ही में, क्वांटम भौतिकी और मशीन लर्निंग के जंक्शन पर, एक नई दिशा सामने आई है - क्वांटम मशीन लर्निंग या, जैसा कि वे अक्सर कहते हैं, क्वांटम एआई। यह महत्वपूर्ण है कि मशीन सीखने की समस्याओं में शास्त्रीय लोगों की तुलना में एक क्वांटम कंप्यूटर की श्रेष्ठता के लिए एक पूर्ण और बहु-क्वांटम कंप्यूटर की आवश्यकता नहीं है। उदाहरण के लिए, क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करना, मशीन लर्निंग एल्गोरिदम के व्यक्तिगत तत्वों को गति देना संभव होगा, साथ ही साथ उन्हें सीखने की प्रक्रिया को गति देगा। हाल के वर्षों में Google में, क्वांटम मशीन लर्निंग को क्वांटम तकनीक के पूरे क्षेत्र में शीर्ष क्षेत्रों में से एक माना जाता है।

यह सिर्फ हार्डवेयर की बात नहीं है

अगली सफलता के लिए, हालांकि, न केवल लोहे की जरूरत है, बल्कि नए तेज क्वांटम एल्गोरिदम भी हैं। ध्यान देने योग्य प्रगति है। उदाहरण के लिए, क्वांटम रसायन विज्ञान एल्गोरिदम का उपयोग करके Fe2S2 यौगिक का अध्ययन करने के लिए, क्वांटम कंप्यूटर पर विश्लेषण किए जाने पर तीस साल पहले लिया गया था। अधिक इष्टतम एल्गोरिथ्म की खोज करके, इस समय को 2 मिनट तक घटा दिया गया था, उसी लोहे के उपयोग को ध्यान में रखते हुए।

हालांकि, क्वांटम एल्गोरिदम अभी भी पर्याप्त नहीं हैं। जबकि अभी भी केवल कुछ दर्जन हैं, और क्वांटम कंप्यूटिंग के क्षेत्र के पूर्ण विकास के लिए, बहुत अधिक एल्गोरिदम होना चाहिए।

सूचना सुरक्षा की आशंका और प्रौद्योगिकी

एक क्वांटम कंप्यूटर के दो पहलू होते हैं: गहरा और हल्का। अब तक, हमने उज्ज्वल पक्ष के बारे में बात की है - व्यावहारिक रूप से मांग वाले कार्यों को हल करना जो शास्त्रीय कंप्यूटरों की मदद से हल नहीं किए जा सकते हैं। लेकिन एक अंधेरा पक्ष है: एक क्वांटम कंप्यूटर एक क्लासिकल की तुलना में फैक्टराइजेशन की समस्या को काफी बेहतर बनाता है। इस कार्य की जटिलता, जैसा कि आप जानते हैं, आम सार्वजनिक कुंजी क्रिप्टो एल्गोरिदम की दृढ़ता सुनिश्चित करने के लिए नींव में से एक है। कारक की समस्या एक शास्त्रीय कंप्यूटर के लिए अत्यंत कठिन है, और एक क्वांटम पर इसे शोर एल्गोरिथ्म का उपयोग करके प्रभावी ढंग से हल किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, 1024-बिट आरएसए कुंजी को तोड़ने पर शास्त्रीय कंप्यूटरों पर निरंतर कंप्यूटिंग के लाखों वर्ष लगेंगे, जबकि क्वांटम कंप्यूटर पर यह समस्या 10 घंटों में हल हो जाएगी (यह मानते हुए कि प्रत्येक क्वांटम ऑपरेशन 10 ns है और एक कंप्यूटर उपलब्ध है पर्याप्त संख्या में तार्किक क्वाइब से)। अब तक, क्वांटम कंप्यूटर कुछ भी हैक करने की अनुमति नहीं देते हैं - आखिरकार, आरएसए क्रिप्टोनालिसिस के लिए कई हजार नियंत्रित क्वैबिट की आवश्यकता होती है। और यद्यपि एक संभावित खतरनाक कंप्यूटर अभी तक मौजूद नहीं है, समुदाय पहले से ही भविष्य में संभावित समस्याओं से इसे बचाने के बारे में सोच रहा है।

एक समाधान क्वांटम कुंजी वितरण तकनीक का उपयोग है, जो दो पक्षों को सममित एन्क्रिप्शन के लिए क्रिप्टोग्राफ़िक कुंजियों का आदान-प्रदान करने की अनुमति देता है। जैसा कि आप जानते हैं, एक भी फोटॉन को अलग नहीं किया जा सकता है, और एक क्वांटम राज्य की नकल नहीं की जा सकती है - यह क्वांटम यांत्रिकी की एक मौलिक सीमा है। इस सिद्धांत पर - मौलिक भौतिक कानूनों द्वारा प्रेषित डेटा की सुरक्षा - नए उपकरणों का निर्माण किया जाता है। इस क्षेत्र में, चीन विश्व क्षेत्र का नेतृत्व कर रहा है। रूस में, क्वांटम कुंजी वितरण की तकनीक कई समूहों द्वारा विकसित की जा रही है, उदाहरण के लिए, आरसीसी, मॉस्को स्टेट यूनिवर्सिटी में एमवी लोमोनोसोव और आईटीएमओ। RCC में विकसित किए गए डिवाइस का पहले ही Sberbank और Gazprombank में परीक्षण किया जा चुका है।

चैनल में त्रुटियों के स्तर से, आप यह पता लगा सकते हैं कि क्या कुंजी से समझौता किया गया था। यदि त्रुटि स्तर महत्वपूर्ण सीमा से नीचे है, तो आप त्रुटियों को ठीक कर सकते हैं और शास्त्रीय एल्गोरिदम का उपयोग करते हुए हमलावर के लिए संभावित रूप से सुलभ जानकारी को बाहर कर सकते हैं और इस प्रकार, अंतिम गुप्त कुंजी उत्पन्न कर सकते हैं। इसी समय, संरक्षित जानकारी हमलावर के लिए दुर्गम बनी हुई है।

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