IBM kvantefaktoriserte tallet 15

Forskere ved IBM og Stanford har fått et kunstig molekyl på sju atomer til å opptre som en kvantedatamaskin og faktorisere tallet 15. Det betegnes som et viktig gjennombrudd.

(Bildet fra IBM viser forsker Isaac Chuang som holder prøverøret med den 7 qubit-store kvantadatamaskinen over en kjernemagnetisk resonator.) Kvantedatamaskiner, eller kvanteinformatikk, er en forskningsgren som tar sikte på å temme kvantemekaniske strukturer slik at de kan brukes til oppgaver innen informatikk. De første anvendelsene vil antakelig komme innen kryptering. Den amerikanske forskeren Peter Shor utviklet i 1994 en algoritme som viser seg svært lovende i rask faktorisering av store heltall ved hjelp av informasjon lagret som "qubit", eller kvantebits. Da er det for eksempel ulik spinn på et elektron eller en atomkjerne som utgjør forskjellen mellom "1" og "0", og ikke ulike spenningsnivåer som innen halvlederelektronikk.

Forskere ved IBM har konstruert en kvantedatamaskin bestående av et kunstig generert molekyl på sju atomer der kjernespinnen kontrolleres gjennom kjernemagnetisk resonans. Qubitene fungerer samtidig som både prosessor og minne. De beskriver i tidsskriftet Nature hvordan de har vist at Shors algoritme fungerer ved molekylet svarte korrekt at tallene 3 og 5 er faktorene i tallet 15.

Kvanteinformatikk er en stor forskningsgren. I tillegg til IBM, finnes det aktive grupper ved blant andre Stanford University, California Institute of Technology og Institut fuer Mathematische Physik, TU Braunschweig. Spesielt hos de to siste, og fra nettstedet til Peter Shor (se ovenfor) er det lagt ut mye bakgrunnsinformasjon som til dels er tilgjengelig for menigmann.

Faktoriseringen av tallet 15 er selvfølgelig trivielt. Med å vise at Shors algoritme virker, har IBM-forskerne tatt et viktig første skritt mot praktiske anvendelser for kvanteinformatikk. Faktorisering av store tall er en viktig byggestein innen kryptering. Kvantedatamaskiner tenkes spesielt brukt for å knekke krypterte meldinger, siden de antas å bli i stand til å faktorisere ekstremt store tall svært raskt.

Ifølge en uttalelse til Reuters fra professor John Preskill ved Institute for Quantum Information, kan dagens superdatamaskiner brukes til å faktorisere tall på opp til 130 sifre, forutsatt at de får en måned på seg. 200 sifre er helt utenfor rekkevidde, uavhengig av hvor mye tid man kan sette av. Preskill mener at det vil være realistisk å bruke kvantedatamaskiner til slike oppgaver.

Perspektivet er altså at kvantemekanikk fører til en revolusjon innen kryptering og andre oppgaver som innebærer håndtering av store tall. Det som i dag er sterk kryptering, vil kunne dekrypteres i sanntid under overføring i hastigheter som langt overgår det som er dagens bredbåndsnett.

På den andre siden vil kvantebasert kryptering også kunne verne framtidige systemer, skriver Shor på sin hjemmeside.

Til toppen