Читать книгу - "Цифровая революция. Преимущества и риски. Искусственный интеллект и интернет всего - Елена Сергеевна Ларина"

различного рода домыслы и целенаправленную дезинформацию. Например, время от времени то или иное государство сообщает, что им удалось создать полноценный вычислительный квантовый компьютер, и он устойчиво работает.

Недавно Китай заявил о том, что в стране создан квантовый компьютер, по производительности превосходящий в миллионы раз американские квантовые компьютеры, не говоря уже об обычных суперкомпьютерах. Однако беда в том, что никто из зарубежных специалистов не видел этого компьютера, и уж тем более не имел возможности работать на нем. Грешат этим не только китайцы, но и целый ряд американских компаний.

В 2020 году в мире имелся единственный полноценный квантовый компьютер-53-кубитный квантовый компьютер Google Sycamore, который смог решить задачу, недоступную даже для самых мощных «обычных» суперкомпьютеров. Если быть точным, у современного суперкомпьютера IBM Summit решение этой задачи заняло бы 20 000 лет, тогда как Sycamore выполнил все необходимые вычисления всего за 200 секунд. Принципиальное отличие системы Google от иных заявленных достижений в том, что математики, физики и прочие могут подать заявку и после рассмотрения они будут допущены к работе на компьютере. Соответственно на нем уже отработало достаточно большое число людей с высокой репутацией в мире программирования и математики. Тем самым он прошел общественную верификацию.

Технологии плавно идут к развитию распределенных квантовых вычислений, то есть к созданию, например, центрального квантового компьютера и множества периферийных машин, которые решают часть подзадач и передают данные друг другу. Альтернативой этому может быть набор связанных между собой удаленных квантовых процессоров. В феврале 2021 года группа исследователей из Германии продемонстрировала возможность передачи квантовой информации между двумя модульными квантовыми процессорами. Результаты эксперимента опубликовал журнал Science. Это важный шаг в развитии технологий, который показал, что увеличивать мощность квантовых вычислительных технологий возможно за счет объединения нескольких устройств в сеть.

Еще одна принципиальная сложность в использовании квантового компьютера состоит в том, что он в некотором смысле воспроизводит механику расчетов, которая существовала в те уже, казалось бы, далекие времена, когда вместо чипов использовались лампы, а математика, лежащая в основе вычислений, носила непрерывный, а не дискретный характер. Практически это означает, что все программы, написанные для современных компьютеров, включая даже суперкомпьютеры, совершенно не подходят для квантового компьютера. В этой области пока только делаются первые шаги программирования. Соответственно, все ныне работающие квантовые компьютеры, а они созданы в США, Китае, Южной Корее, Японии и в ЕС, – это специализированные машины, рассчитанные строго на определенный тип вычислений.

Иными словами, квантовый компьютер сегодня не может подобно смартфону сначала показать нам фильм, потом напомнить, что надо сходить в магазин, а в итоге провести расчеты оптимального выбора вложений в акции на рынках капитала. Пока все квантовые компьютеры – это специализированные, а не универсальные машины.

Пока полноценный квантовый компьютер – это дело будущего. Пока, и об этом надо говорить четко и ясно, существуют лишь экспериментальные действующие макеты полноценных квантовых компьютеров. Макеты в том смысле, что они работать уже могут, но ориентированы на строго определенные операции.

Однако анализ динамики развития квантовых вычислений позволяет с уверенностью утверждать, что мы имеем дело с так называемой экспоненциальной технологией. В 2019-2020 годах произошел перелом. Если еще пару-тройку лет назад наиболее продвинутые, имеющие за плечами выдающиеся достижения специалисты в области IT полагали, что практическое применение квантовых компьютеров – дело конца двадцатых – начала тридцатых годов, то сегодня с уверенностью они утверждают о приходе эры квантовых компьютеров буквально в течение ближайших четырех-пяти лет.

Решающее значение имеет то обстоятельство, что никто не хочет опоздать на этот праздник. Всех беспокоит, что кто-то, оказавшийся первым в этой гонке, сможет выбрать такой вариант: незаметно начать получать всю выгоду и не объявлять об этом всему миру.

Выгоды и угрозы квантовых компьютеров

Как любая технология новой промышленной революции, квантовый компьютер несёт для общества серьёзные выгоды и катастрофические угрозы. Он может преобразить банковское дело, может создать мощную систему киберзащиты, может на порядок усовершенствовать систему защиты от любого военного нападения, а может быть стать страшным оружием в руках террористов или мафиозных структур.

Наиболее серьезные угрозы глобальной и национальной безопасности, экономике и повседневной жизни несет в себе использование квантовых компьютеров для взлома кодов. Специалисты по криптографии Агентства Национальной Безопасности США ещё в 2015 году опубликовали на сайте АНБ отчёт, где выразили серьёзную обеспокоенность перспективой появления работающих квантовых компьютеров, поскольку это может привести к чрезвычайно быстрой расшифровке многих использующихся сегодня криптографических алгоритмов. Представители АНБ отмечали, что вопрос разработки криптостойких алгоритмов, способных эффективно шифровать данные в эру квантовых компьютеров, актуален как никогда. По мнению специалистов агентства, вполне реально появление работающего квантового компьютера, существование которого поставит под угрозу сохранность государственных и коммерческих данных во всех сферах. Хотя время от времени в ведущих мировых медиа появляются статьи об угрозах квантовых компьютеров для международных расчетных систем, процессинговых компаний, типа MasterCard, Visa и т. п., а также криптовалют и в первую очередь биткойна, реальная ситуация благоприятнее, чем описываемые сценарии.

Дело в том, что к настоящему времени разработаны и через два-три года будут готовы к практическому использованию так называемые постквантовые методы криптографии. Они базируются на сложнейшей математике, а их применение не позволяет квантовым компьютерам вскрывать корпоративные и федеральные сети как консервный нож банку. Более того, во второй половине 2020 года уже были проведены испытания прототипов квантовоустойчивой системы шифрования, выстоявшей перед атакой квантового компьютера Google.

Главный недостаток систем постквантового шифрования – это чрезвычайно высокая цена не только их разработки, но и огромные издержки, связанные с практической эксплуатацией для защиты данных, как хранящихся в базах данных, так и передаваемых от телекоммуникационных систем.

Время от времени появляются публикации, предсказывающие конец биткойна и криптовалют при внедрении квантового компьютера. Такого рода статьи пишут обычно либо экономисты, либо журналисты. Не говоря уже о том, что биткойн является одной из самых неудобных мишеней для квантового компьютера даже в нынешнем виде, важно знать, чтов ближайшие годы будет подготовлена специальная система шифрования, обеспечивающая его устойчивость к атакам квантовых компьютеров.

Главная и самая большая угроза квантовых компьютеров мировой экономике и повседневной жизни состоит в следующем. Даже на начальной стадии квантовые компьютеры могут практически мгновенно сломать любой антивирусник и получить доступ, согласно мнению АНБ, примерно к 97 % индивидуальных компьютеров, смартфонов и ноутбуков и к не менее 65 % – корпоративных. Поскольку постквантовое шифрование не только на стадии разработки, но и на стадии эксплуатации требует больших денег, оно без сомнения будет развернуто в ближайшие два-четыре года для федеральных органов власти, систем национальной безопасности и правопорядка,