Salt cuantic istoric: Cum un computer de 56 de qubiți a uimit supercalculatoarele lumii

Într-o epocă în care securitatea cibernetică devine o prioritate mondială, o descoperire revoluționară promite să rescrie regulile jocului. O echipă formată din cercetători ai JPMorganChase, Quantinuum, Laboratoarele Naționale Oak Ridge și Argonne, și Universitatea din Texas a reușit ceea ce părea imposibil: să genereze numere cu adevărat aleatorii folosind un computer cuantic de 56 de qubiți. Acest salt tehnologic, publicat în revista Nature, marchează un moment definitoriu pentru trecerea de la potențialul teoretic al calculului cuantic la aplicații practice cu impact real în criptografie, etică și securitate.

Procesul, cunoscut drept aleatorietate autentică certificată, presupune generarea de biți cu adevărat aleatorii de către computerul cuantic și validarea lor ulterioară prin intermediul supercalculatoarelor clasice. Ce este cu adevărat remarcabil? Chiar dacă un potențial atacator ar controla computerul cuantic, nu ar putea manipula rezultatul fără ca sistemul să detecteze lipsa de aleatorietate. Aceasta face din tehnologie o potențială armă imbatabilă pentru protecția datelor în fața amenințărilor informatice.

Când teoria devine realitate: Protocolul lui Aaronson și puterea lui H2

Ideea din spatele acestei demonstrații se bazează pe un protocol teoretic propus în 2018 de Scott Aaronson, profesor la UT Austin. Alături de fostul său doctorand Shih-Han Hung, Aaronson a pus bazele teoretice ale acestui experiment. După ani de cercetare, teoria a prins viață cu ajutorul computerului cuantic System Model H2, dezvoltat de Quantinuum și accesat prin internet de echipă.

Computerul cuantic H2, modernizat la 56 de qubiți în iunie 2024, oferă un avantaj decisiv prin fidelitatea ridicată și conectivitatea „all-to-all” (fiecare qubit este interconectat cu ceilalți). Acest lucru a permis rularea eficientă a unei tehnici numite Random Circuit Sampling (RCS), menită inițial doar să demonstreze avantajul cuantic, dar care acum s-a dovedit esențială în generarea și expansiunea de biți aleatorii autentici.

Protocolul constă din două etape: în prima, computerul cuantic este provocat să rezolve probleme complexe, imposibil de abordat în timp real de un supercomputer clasic. În a doua etapă, rezultatele sunt analizate matematic pentru a certifica că acele soluții sunt cu adevărat aleatorii și imposibil de reprodus prin metode clasice.

Rezultatul final? O demonstrație susținută de supercalculatoare cu o putere combinată de 1,1 ExaFLOPS, care au certificat peste 71.000 de biți de entropie autentică.

Ce înseamnă asta pentru viitorul criptografiei și al industriei?

Descoperirea deschide calea către un viitor în care computerele cuantice nu vor fi doar niște curiozități academice, ci instrumente esențiale pentru industrie, finanțe, guvern și apărare. Aleatorietatea autentică este o resursă critică pentru criptografie, simulări complexe, algoritmi de decizie etică și sisteme de inteligență artificială sigure.

„Această lucrare marchează o piatră de hotar majoră în calculul cuantic, demonstrând o soluție la o provocare din lumea reală folosind un computer cuantic dincolo de capacitățile supercalculatoarelor clasice de astăzi”, a declarat Marco Pistoia de la JPMorganChase.

La rândul său, CEO-ul Quantinuum, Dr. Rajeeb Hazra, a subliniat importanța acestui pas pentru redefinirea securității cuantice și aplicabilitatea în industrii precum finanțele și producția.

Mai mult, această realizare demonstrează că supremația cuantică nu este doar o performanță de laborator, ci un potențial practic. Până acum, chiar dacă se dovedise că un computer cuantic poate depăși un supercomputer la anumite sarcini, nimeni nu reușise să transforme această putere într-o aplicație concretă, cu valoare imediată. Acum, cu această metodă de generare a numerelor aleatorii, am trecut de la „ce ar putea fi” la „ce este posibil acum”.

Descoperirea realizată de echipa internațională aduce un moment de referință în istoria calculului cuantic. Nu este vorba doar de un succes tehnologic, ci de o schimbare de paradigmă: trecerea de la teorii ambițioase la instrumente funcționale cu aplicații reale în protecția datelor, criptografie și inteligență artificială. Cu fiecare qubit adăugat și cu fiecare barieră depășită, viitorul devine nu doar cuantic – ci cu adevărat imprevizibil.