Widziałem ostatnio dużo większy hype na temat komputerów kwantowych na X, więc pomyślałem, że napiszę długi post na ich temat. Podsumowanie: Nie wierzę, że komputery kwantowe pojawią się w najbliższym czasie. Uważam tak, ponieważ od wielu lat nie poczyniono postępów w najprostszej kwestii, do której można wykorzystać komputery kwantowe, czyli faktoryzacji. Rekord faktoryzacji kwantowej utrzymuje się na liczbie 15 (tak, 15, 3 x 5!) od dekady, a ostatnio nie zaobserwowano żadnych oczywistych postępów. Moje rozumowanie znajduje się poniżej. Rozłożę to na czynniki dla osób, które nie znają się na matematyce ani informatyce, ale to może wciąż przestraszyć osoby z fobią matematyczną. Faktoryzacja dużych liczb jest interesująca, ponieważ kilka ważnych algorytmów kryptograficznych opiera się na tym, że zajmuje bardzo dużo czasu, aby rozłożyć wystarczająco dużą liczbę na czynniki pierwsze przy użyciu konwencjonalnych komputerów. Możesz szybko rozłożyć małą liczbę (powiedzmy 21) ręcznie, po prostu próbując dzielić ją przez liczby zaczynając od 2, potem 3 i tak dalej, a szybko odkryjesz, że 21 to 3 x 7. Jednak to nie działa dla naprawdę dużych liczb, ponieważ przestrzeń wszystkich liczb, które musiałbyś spróbować, staje się zbyt duża. Gdybyś mógł rozłożyć liczby mające około 1200 cyfr dziesiętnych (nie liczbę 1200, która ma cztery cyfry, ale liczby mające 1200 cyfr!), mógłbyś złamać wiele systemów kryptograficznych, na których ludziom zależy, ale nikt nie wie, jak to zrobić wystarczająco szybko na normalnym komputerze. (Wystarczająco szybko oznacza „zanim wszystkie gwiazdy na niebie wypalą się do końca.”) Kilka lat temu Peter Shor pokazał, że można (teoretycznie przynajmniej) szybko rozkładać liczby przy użyciu komputerów kwantowych. Faktoryzacja przy użyciu algorytmu Shora jest moim zdaniem najbardziej oczywistym trudnym do podrobienia wskaźnikiem dla komputerów kwantowych. W 2016 roku liczba 15 (nie liczba 15-cyfrowa, liczba 15!) została po raz pierwszy rozłożona (oczywiście na 3 x 5) w czystej, nieoszukanej demonstracji algorytmu Shora. To mała liczba, ale to był początek. (Istnieją pewne kontrowersje dotyczące tego, czy liczba 21 również została rozłożona w nieoszukanej demonstracji algorytmu Shora, czy nie.) Ale znowu, 15 to liczba dwucyfrowa. Chcemy rozkładać liczby w tysiącach cyfr, aby móc złamać systemy kryptograficzne. Jednak od 2016 roku nie rozłożono większych liczb w czystych demonstracjach algorytmu Shora. (Niektórzy twierdzili, że rozłożyli większe liczby przy użyciu algorytmu Shora, ale zawsze używali sztuczek, które wymagały, aby już znali czynniki, aby to zrobić i skonfigurowali komputer kwantowy z tym, co w zasadzie jest wstępną wiedzą na temat odpowiedzi, co naprawdę nie jest celem. Szukam *nieoszukanych* demonstracji.) Czekamy już długo na kogoś, kto zademonstruje faktoryzację nawet nieco większej liczby niż 15. Można było mieć nadzieję, że będzie stały postęp w tym zakresie, z kimś, kto rozkłada (powiedzmy) liczbę 77 (7 x 11), a potem taką jak 323 (17 x 19), a następnie coś w tysiącach, i tak dalej. Jednak nikt nie zademonstrował maszyny, która mogłaby zrobić cokolwiek lepszego niż liczba 15 (którą dziecko może rozłożyć w myślach na 3 i 5 w chwilę) i ten rekord utrzymuje się od bardzo długiego czasu. Więc w tej kwestii przynajmniej, w naprawdę podstawowym problemie, który jest łatwy do wyjaśnienia, nie było stałego postępu w komputerach kwantowych. Mieliśmy dużo hype'u, wielu ludzi pokazujących komputery kwantowe rzekomo uruchamiające algorytmy, które nie są tak oczywiście czystymi demonstracjami, ale od dłuższego czasu nie widzieliśmy nic w zakresie faktoryzacji. Uwierz, że nastąpił rzeczywisty postęp w komputerach kwantowych, gdy zaczniemy widzieć większe liczby rozkładane w czystych, nieoszukanych demonstracjach algorytmu Shora. Uwierz, że dokonaliśmy rzeczywistego postępu, gdy będziemy mogli rozkładać liczby czterocyfrowe, to znaczy liczby w tysiącach. Nawet demonstracja czegoś, co mogłoby rozłożyć znacznie większą liczbę dwucyfrową niż 15, byłaby mile widziana. Jednak żadna maszyna, która mogłaby to zrobić, nie jest naprawdę na horyzoncie w najbliższym czasie. Teraz, aby złamać kody, potrzebne są maszyny, które mogą obsługiwać liczby z *tysiącami* cyfr, ale nawet nie mamy jeszcze w zasięgu wzroku liczb trzycyfrowych (ani nawet większości liczb dwucyfrowych). Więc moim osobistym wskaźnikiem jest zobaczenie nawet odrobiny postępu w tym zakresie. Zadzwoń do mnie, gdy będziemy mieli komputery kwantowe, które mogą rozłożyć (powiedzmy) 323 z powodzeniem, w czystej, nieoszukanej demonstracji algorytmu Shora, która poradzi sobie z dowolną liczbą złożoną o podobnym rozmiarze. Do tego czasu nie sądzę, żeby działo się coś interesującego, przynajmniej nie dla mnie.

Nie wiem nic na temat tej dziedziny matematyki, ale fakt, że poważni matematycy mówią o tym, jak dobrze systemy AI im pomagają, jest bardzo imponujący.