Алексей Кузовкин: фантастика или реальность – квантовый апокалипсис данных
Очень может быть, что квантовые компьютеры совсем скоро все-таки можно будет потрогать руками. По крайней мере, основанные на квантовых алгоритмах языки программирования разрабатываются уже не первый год и постоянно совершенствуются. В IBM заявляют, что в скором времени появится библиотека уже созданных алгоритмов, которые их клиенты смогут использовать через облачный интерфейс.
Это поможет ставить задачи на привычных языках. Это, во-первых, облегчает работу, а во-вторых, и самых главных, потенциально может привлечь к исследованию моделей квантовых вычислений огромное количество профессионалов, которым будет не обязательно знать хоть что-то о квантовой физике. А это, мягко говоря, не самая популярная научная дисциплина. О ней обыватели если что-то и знают, то только из блокбастеров про супергероев.
В амбициозных планах руководства IBM – создать систему, пользователи которой смогут вообще не задумываться, какой именно квантовый компьютер нужен для решения задачи – на суперпроводниках, фотонах или ловушках для ионов. То есть уже сейчас продумывается путь, позволяющий приблизить квантовый компьютер к рядовому пользователю.
И это не только теория: IBM Quantum System Two был представлен широкой публике в 2023 году. А в ближайшее время анонсированы поставки 120-кубитного Nighthawk. К 2033 году появятся модульные компьютеры, способные выполнять до миллиарда квантовых действий с использованием до 2 тыс. кубитов.
Конечно, пока это только планы. Они могут реализоваться позже, раньше, не реализоваться вообще, мало ли было тупиковых ответвлений на пути прогресса? С другой стороны, множество смелых фантастических допущений впоследствии было реализовано учеными. Поэтому о возможных проблемах и нравственных дилеммах лучше задуматься до 2033 года. Тем более что до него осталось всего ничего.
Квантовая суперпозиция, кубиты и квантовые компьютеры
В теории квантовые компьютеры появились еще в 80-х, то есть в то время, когда и обычные-то компьютеры были недоступны широким массам. В принципе, идея лежит на поверхности: если квантовая физика не врет, и суперпозиция, то есть линейная комбинация всех позиций, может быть выражена формулой, то на этом принципе можно построить и вычислительную технику, которая будет считать сразу все и как можно быстрее.
Как аналог бита был придуман кубит – единица информации квантового компьютера. Уже в 80-х было понятно, что информации в нем может содержаться гораздо больше.
Скоро выяснилось, что квантовая физика несколько более сложна, чем классическая иллюстрация Шредингера, объясняющая ее основной принцип (та самая, с котом в коробке). И в дальнейшем проще не стало – к 20-м годам 21 века обыватель окончательно запутался в теории квантовой запутанности и решил довериться тем, кто хоть что-то в этом понимает.
При чем тут, собственно, Big Data, криптостойкость и шифрование?
Big Data – это огромный массив данных, которые могут быть структурированными и неструктурированными. Для их анализа используются системы управления базами данных NoSQL и алгоритмы MapReduce. Все это объединяется программным каркасом и библиотеками Hadoop.
Это уже реальность, именно так, если упрощенно, работают нейросети и набивший оскомину одним своим упоминанием в СМИ искусственный интеллект. Есть готовые аппаратные решения, которые можно просто купить.
Криптостойкость – это базовое понятие из мира шифрования. Так, термин «криптовалюта» произошел от термина «крипто», то есть «шифрование», а не наоборот, как может показаться тем, кто вырос в мире, для которого биткойн – реальность, а криптография – что-то непонятное.
Любую информацию можно зашифровать в определенную последовательность. Это криптография. И, используя вычислительные мощности, расшифровать обратно. Это криптоанализ. Криптостойкость же – это способность криптографической системы противостоять криптоанализу.
Вычислительные мощности компьютеров постоянно росли, количество обрабатываемой и шифруемой информации – тоже. И, что самое важное для рядового пользователя, эта информация стала постоянно используемой. В каком-то смысле нашим миром сейчас управляют массово-параллельные последовательности и системы шифрования данных.
И тут на вечеринку врываются квантовые вычисления
В теории компьютер, построенный на квантовых принципах, даже не будет в привычном смысле что-то взламывать. Огромные вычислительные мощности уже не понадобятся, такая машина принципиально иначе подойдет к задаче. Более того, алгоритмы под него уже написаны: алгоритм Шора – против асимметричной криптографии, Гровера – против асимметричной. Теоретики уже постарались, будь они неладны.
Более того, есть вполне реальное опасение, что подсуетились и практики, которые уже сейчас собирают зашифрованные данные, чтобы потом, когда появятся квантовые компьютеры, взломать все, от баз данных Пентагона и мировой финансовой системы до интернет-страничек соцсетей и Минского метро. Ведь в наше время проще сказать, что не шифруют в цифровом виде, а не наоборот.
По крайней мере, в американском Институте стандартов и технологий считают угрозу реальной и бьют тревогу.
Классическая борьба меча и щита: успеет ли щит на этот раз
Скептики утверждают, что возможности квантовых компьютеров будут расти постепенно, и у человечества будет время подготовиться. Тем более что при помощи квантовых вычислительных устройств можно создать и новые алгоритмы шифрования.
Оглядываясь на историю, с ними можно согласиться: первое огнестрельное оружие не всегда пробивало доспехи, но они ушли в прошлое одновременно с появлением новых тактик борьбы против вооруженного мушкетом противника.
Алармисты же считают, что мир принципиально ускорился, и появление новой технологии не в тех руках может стереть его в порошок. Или дать безграничные возможности тому, у кого они окажутся в руках. Сюжет для фантастического фильма? Возможно, и так. Но разумно ли настолько доверять вычислительным машинам, за спиной которых уже маячит тень новых квантовых разработок?
Кузовкин Алексей Викторович — IT-предприниматель, экс-председатель совета директоров группы компаний «Армада». Алексей Викторович обладает большим опытом управления инновационными и IT проектами.
