Hogyan tud egy kvantumszámítógép 30 ezer milliárd évig tartó számítást megcsinálni egy pillanat alatt?

A "Hogyan tud " nehezebb kérdés mint azt valószínűleg gondolnád.

Pontosan elmagyarázni csak akkor lehet, ha a kérdés feltevője rendelkezik egy jól meghatározott minimális elméleti háttérismerettel matematikából és kvantummechanikából.

Mert, ha például megpróbálnám elmagyarázni, hogy mondjuk a Shor - féle algoritmus miként tud nagyon gyorsan faktorizálni (büdös) nagy számokat[1], akkor például rögtön el kellene magyaráznom a Fourier - transzformációt, a diszkrét Fourier - transzformációt (vagy akár a komplex számokat), állapotvektorokat (Dirac-féle jelölési rendszerben), előjön a lineáris algebra (mátrixszámítási ismeretek), stb, stb. (Lásd például: [link] )

Ha nem vagy otthon ezeken a területeken, akkor nem is nagyon adható jobb / világosabb válasz, mint a fentiek (pl 8-as, 9-es).

Esetleg a Grover - féle kereső algoritmus[2] könnyebben érthető, mint a Shor által publikált, de ott sem boldogulsz lineáris algebra és alapszintű kvantummechanika nélkül. (Lásd például: [link] )

1: ami, hogy is mondjam... legott elértéktelenítené a jelenlegi titkosításokat, így pl nem lenne titkos többé az email-ed, de pl szaladhatnál a bankba is, hogy kivedd a pénzed, mielőtt gond lenne, stb.

2: ami rendezetlen adatbázisban képes gyorsabb keresésre, mint a klasszikus módszer, mert rendezetlen adatok között nem alkalmazható az amúgy elég gyors - klasszikus - bináris vagy logaritmikus keresés, csak a szekvenciális.

@17:49

Tévedsz, pont nem kéne milliárd számra próbálkozni kvatumszámítógéppel, de nem elég hozzá a kvatumszámítógép. Ahhoz a csatornát is le kéne hallgatni. A lehallgatás eleve megoldható, de titkosított adatfolyam lévén nem érsz el vele célt. Egy POS-terminál TLS biztonsági protokollt használ. Az adott TLS protokoll meg RSA-t vagy eliptikus görbéket használ. Mind a kettő kellően nehéz matematikai probléma visszafejteni. Matematikusok, mérnökök, kibervédelmi szakmeberek úgy paraméterezték, hogy gyakorlatilag nem lehet visszafejteni illetékteleneknek. Az átment adatforgalmat minden további gond nélkül titkosított formában rögzíteni tudja illetéktelen is. Ha van hozzá kvamtumszámítógépe akkor vissza is tudja fejteni. Csak gondoljunk egy nagyforgalmú boltra. Történik ott egy csomó elektronikus fizetés. A sok sok adatforgalmat titkosítatlanul láthatja. Erre még jó kis adatelemzést csinál. Bár titkos hogy egy bankkártya például hogy működik pontosan, de a sok sok feldolgozott adattal a birtokában én nem mondanám hogy nem tudna jogtalanul pénzhez jutni, pontosabban az a a többi dolog részletein múlik. Van e magas fokú hardvermérnöki tudása. Ha van van e ilyen labora illetve van e szabad bejárása ilyen helyre, ahol a lehallgatott információk alapján akár el is készítené a másolatát azon bankkártyáknak melyeket lehallgatott. Illetve olyan részeleteket tudna meg, amihez ez se kell felététlenül.

Netbank? Ott jogtalanul hozzáférne pénzekhez. Bár az se triviális, meg hozzá a hálózat lehallgatása kell. Ha visszafejtük nyílt üzenetekké a bank és a user agent (felhasználó eszköze) közötti kommunikációt, lehet 2 lépcsős azonosítás is, biztonsági hibákat szinte biztos találna amivel a 2 faktoros azonosítást kitudná kerülni. Sőt elviekben akkor ha a megfelelő információk birtokában van, és a hálózathoz is hozzáfér akkor be tudna avatkozni, ha éppen be van jelentkezve az user agent és használatban van a netbank. Persze ehhez a megfelelő hardveres eszközöknek is meg kell lennije hozzá, nem elég csak egy netbank. Mondok rá egy példát. Optikai kábelen ahol megy a jel beiktat egy repeatert, de nem akármilyet, hanem speciálisan átalakítottat. A fizikai hordozók ott a fotonok melyek az átvitt biteket reprezentálják. Igazából ezen fotonfolyamot kell a megfelelő módon befolyásolni ahhoz hogy a netbank szerver oldalon észlelje hogy az user agent az ember által valamilyen felhasználói interkaciót végrehatott. Tulajdonképpen egy összetett folyamat láncolat melyben egy nyers fizikai rész azon a helyen a fotonok áthaladása a vezetéken mely a kliens-szerver kommunikációnak oka és követlezménye, amit manipulálni lehetne. Megvalósítható lenne a man-in-the-middle attack magyarul a közbeékelődéses támadás. A támadóbékelődne úgy hogy a netbank szolgáltatással (szerverrel) elhitetné hogy ő a felhasználó, az user agent-el elhitetné hogy ő a szerver, a netbank és közbe meg az álnetbankot használná a felhasználó.

"Megvalósítható lenne a man-in-the-middle attack magyarul a közbeékelődéses támadás. A támadóbékelődne úgy hogy a netbank szolgáltatással (szerverrel) elhitetné hogy ő a felhasználó, az user agent-el elhitetné hogy ő a szerver"

Kiegészítésképpen még : Csupán klasszikus számítógépekkel ez már a TLS biztonsági protokollnál akadályba ütközne ha sikerülne is így beavatkozni egy támadónak, érvénytelennek nyilvánítaná az user agent az oldal tanúsítványát. Az azt tanúsító független hitelesítő szerverek kulcsai (tanúsítványlánc) nem stimmelnének, amikor visszaellenőrizné az user agent. A tanúsítványszerver válaszát pedig nem tudná aláhamisítani, mert az user agent-be van "égetve" a tanúsítványszerver publikus kulcsa, ami alapján nem stimmelne a digitális aláírása. Mivel ezek mind mind NP nehéz feladatok a privát kulcsait kiszámolni, ezt kvantumszámítógép nélkül nincs esélye megtenni, persze véges időn belül kiszámolható, de az túl sok idő minden féle csúcstelejesítményű (klasszikus) számítógépekkel is. Meg tudni kell, hogy a hitelesítő kulcsok nem az örökkévalóságnak szólnak, hanem mindnek van lejárati dátuma.

Kvantumszámítógépek elől is biztonságos adatcsatornát létesíteni szintén kvamtumszámítógépekkel lehet. Ott már nem arról van szó, hogy valami iszonyatosan nagy számításigénnyel lehetne visszafejteni amit kvamtumszámítógépekkel sem lehet. A klasszikus OTP (one time pad) és a kvantummechanika ötvözésével kapott módszerrel kapunk egy kvantummechanikailag védett adatcsatornát. Az OTP a kriptográfia "szent grálja", az egyetlen titkosítás ami matematikailag bizonyított hogy abszolút értelemben visszafejthetetlen. Persze csak ha betartjuk a szabályokat hozzá, de az nagyrészt alkalmazhatatlan és több kockázatot jelent az egyéb ronda tényezők miatt, hogy nem tudjuk a feltételeket tisztán alkalmazni. Mivel szimmetrikus a kulcsa és hatalmas méretű, minimális mérete akkora mint az átküldendő teljes adatfolyam mérete. A kulcs eljuttatása az egyik fő probléma, ill. ha kitudódik a kulcs akkor buktuk az egészet, ha a kommunikációt is lehallgatták. A kvantumszámítógpes megvalósítása azon az elven nyugszik, hogy az OTP dinamikusan növekvő és felhasználása után el lehet dobni (nem kell elmenteni). A kvantumcsatorna alkotja az OTP-t (részletek: [link] Ha valaki a kvantumcsatornát próbálná lehallgatni akkor az összeomlasztaná az állapotfüggvényt, így lebuktatná saját magát, hogy lehallgatja. Ha a másik,azaz a klasszikus csatornát hallgatná le azzal meg nem érne semmit, mert tudjuk hogy az OTP matematilag bizonyított, hogy a megfelelő kulcsok nélkül visszafejthetetlen.(Persze ehhez az is kell, hogy tényleg véletlenszerű legyen az OTP, de az nemcsak hogy véletlen szerű, hanem objekíven véletlen, a kvantummechanika garantálja.)