Komputery kwantowe: czy zrewolucjonizują finanse i cyberbezpieczeństwo?

Komputery kwantowe: czy zrewolucjonizują finanse i cyberbezpieczeństwo?

Komputery kwantowe są o krok od potencjalnego przełomu, który może zasadniczo zmienić wiele gałęzi przemysłu. Głośny Magazyn o finansach IT przedsiębiorstwa przemysłowe identyfikują konkretne problemy obliczeniowe, które komputery kwantowe mogą rozwiązać w ciągu kilku minut, podczas gdy w przypadku nowoczesnych superkomputerów zajęłoby to tysiące lat. Obszary zastosowania obejmują badania materiałowe i medycynę, logistykę i świat finansów. Oczekuje się, że pierwsze aplikacje będą gotowe do wprowadzenia na rynek za około dwa–trzy lata.

Sekret komputerów kwantowych tkwi w zjawiskach mechaniki kwantowej, takich jak superpozycja, splątanie i interferencja. Kubity, małe elementy składowe komputerów kwantowych, istnieją w stanach superpozycji, co oznacza, że ​​mogą przyjmować wiele wartości jednocześnie. Dzięki tej możliwości systemy z 56 kubitami mogą adresować ponad 70 biliardów stanów. Systemy są obecnie w stanie wykonywać obliczenia na około 100 kubitach, chociaż żywotność stanów kwantowych jest ograniczona.

Obszary zastosowań i wyzwania

Szczególnie w branży usług finansowych instytucje takie jak JPMorgan, Goldman Sachs i IBM napędzają rozwój praktycznych zastosowań. Należą do nich między innymi symulacje Monte Carlo w celu optymalizacji portfela lub wykrywania oszustw w czasie rzeczywistym za pomocą kwantowych sieci neuronowych. Obliczenia kwantowe stwarzają jednak również poważne ryzyko dla bezpieczeństwa danych. W szczególności zagrożone są szyfrowania RSA i ECC stosowane w nowoczesnych metodach kryptograficznych. Przykład ilustruje to zagrożenie: główna faktoryzacja 2048-bitowego szyfru RSA zajęłaby 100 000 lat w przypadku konwencjonalnych komputerów, ale mniej niż dwie minuty w przypadku komputera kwantowego przy 80 stabilnych kubitach, jak pokazano na rysunku EY jest zgłaszane.

Możliwe rozwiązania zabezpieczające przed tymi zagrożeniami mogą obejmować certyfikowane liczby losowe dla bezpiecznych kluczy kwantowych, kryptografię postkwantową i kwantową wymianę kluczy (QKD). Kraje takie jak Chiny i Korea utworzyły już sieci QKD, podczas gdy Niemcy nadrobiły zaległości w wyścigu kwantowym. eleQtron planuje opracować pierwszy demonstrator komputera kwantowego w Niemczech w 2024 r.

Technologia i perspektywy na przyszłość

Wybór technologii komputerów kwantowych pozostaje ekscytujący; Dyskutowane są różne podejścia, takie jak kubity nadprzewodzące, atomy neutralne lub kubity jonowe. Na przykład eleQtron opiera się na pułapkach jonowych ze sterowaniem kubitami o wysokiej częstotliwości, zwanymi „technologią MAGIC”. Wiodący producenci sprzętu planują opracować systemy zawierające 1000 kubitów z korekcją błędów do roku 2028–2032, a eksperci przewidują nawet budowę systemów kwantowych zawierających 1 milion kubitów do końca dekady.

Rosnąca moc obliczeniowa komputerów kwantowych zwiększa również ryzyko ataków hakerskich. Ponieważ jednak komputery kwantowe nie są dostępne dla osób prywatnych ani małych grup hakerów ze względu na ich wysokie koszty i wymagania fizyczne, duże firmy technologiczne, takie jak IBM, Google i Microsoft, oferują usługi w chmurze, które jednak stanowią również potencjalny cel dla cyberprzestępców. Wykładniczo rosnące ryzyko, które zagraża szczególnie wrażliwym danym rządów, instytucji publicznych i dłuższym cyklom badawczym.

Oczekuje się, że około 2030 r. nastąpi całkowite zakłócenie rozwoju obliczeń kwantowych, a proaktywna współpraca między instytucjami finansowymi i dostawcami może potencjalnie przyspieszyć przejście do ery kwantowej. Rozwój komputerów kwantowych, napędzany przez uniwersytety i firmy technologiczne, stanowi nie tylko rewolucję technologiczną, ale także wyzwanie dla bezpieczeństwa w epoce cyfrowej.