Sodelle, habe heute mal in das Paper zum Google-Quantencomputer geguckt (
https://drive.google.com/file/d/19lv8p1fB47z1pEZVlfDXhop082Lc-kdD/view). Ich erkläre mal kurz, was die Google-Forscher gemacht haben bzw. was ich (meine) davon verstanden habe, dann komme ich zu einer Analogie und dann erkläre ich, was das für Kryptographie bedeutet.
Was haben die Google-Forscher gemacht?(1) Sie haben einen Chip entwickelt, welcher 53 Qbits auf seiner Oberfläche verschränkt. Dieser Chip scheint als Quantensystem zu funktionieren. Was macht der Chip? Er erzeugt schlicht Zufallszahlen in binärer Form der Länge 53, also sowas wie:
01010101000101010100010101010001010101000101010100111
Jede solche Zahl von 0 - 2^53-1 wird mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit von diesem Chip erzeugt (da Quantensystem). Da die Verknüpfung/Verschränkung der Qbits etwas komplizierter ist, so werden diese Zahlen nicht gleichverteilt gewürfelt. Wenn man nun oft genug würfelt, dann bekommt man eine Vorstellung wie die Verteilung der binären Zahlen aussieht, welche vom Chip (Quantensystem) repräsentiert wird. Der Chip kann nun extrem schnell diese Zufallszahlen generieren, da, wie schon angedeutet, der Chip dieser Zufallsgenerator IST.
(2) Die Google-Forscher haben zusätzlich eben jenen Chip auf einem klassischen Rechner simuliert.
(3)
Ergebnis: Bei genügend großer Anzahl an (Q)Bits ist der Quantenchip dem klassischen Rechner überlegen und diese Anzahl ist kleiner 53.
(4) Und genau das ist, was der Begriff
Quantum Supremacy bedeutet: Ein Quanten
dingens ist schneller als ein klassischer Computer, der das Quanten
dingens simuliert. (
https://www.spektrum.de/news/quantum-supremacy-was-die-quantenueberlegenheit-wirklich-bedeutet/1549141,
Edit: Folgenden Artikel habe ich in Bezug auf
Quantenüberlegenheit eigentlich gemeint:
https://www.spektrum.de/news/quanten-ueberlegenheit-rueckt-in-die-ferne/1584966, aber gestern nicht so schnell gefunden, ersterer schadet aber nicht.)
AnalogieMan nehme ein genügend komplexes Molekül. Die Elektronen im Molekül liegen nicht als Punkte vor, sondern sind verschmiert, insbesondere in so Teilen, welche aus Benzolringen bestehen. Jetzt kann man fragen, wie die Elektronen genau verteilt sind. Das kann man sicherlich experimentell bestimmen, in dem man irgendwas auf das Molekül schießt und dann guckt, wie dieses irgendwas abgelenkt wird. Alternativ kann man das Molekül simulieren. Bei genügend komplexen Molekül ist das Experiment im Reallife der Simulation überlegen (was Zeit, Kosten und Aussagekraft angeht). Das Molekül stellt sozusagen das natürliche Analogon zum Chip dar.
InterludeVersteht mich nicht falsch. Die Google-Forscher haben ein System entwickelt, über welches sie eine gewisse Kontrolle haben. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung, welche durch den Chip repräsentiert wird, kann sicherlich irgendwann manipuliert und derart angepasst werden sodass der Erwartungswert (also sozusagen das Optimum) möglicherweise die Lösung zu einer Frage mit Relevanz darstellt, vllt sowas wie die Lösung zu einem TSP oder gar die Umkehrfunktion zum ECDSA u.ä.. Aber dazu müßte das Problem (a) in eine dann bekannte Wahrscheinlichkeitsfunktion umformuliert und (b) in den Chip kodiert werden. Und dazu reichen die 53 Qbits lange nicht aus.
Im Gegensatz dazu kann man ein Molekül auch anpassen, vergrößern und dadurch mehr Elektronen unterbringen, aber ob man damit eine Frage beantworten kann, welche nicht dieses Molekül selbst betrifft, das wage ich zu bezweifeln.
Was hat das mit Kryptographie zu tun?Als Zufallsgenerator wäre sowas schon ne geniale Sache! Kein Entropiesammeln mehr! Aber dazu scheint mir der Chip schon zu kompliziert. Mit dem Brechen von Verschlüsselung hat dieser "Quantencomputer" erstmal gar nichts zu tun.
DisclaimerIch bin kein Physiker!
