文/陳根
在過去，加密系統(tǒng)一直都不是牢不可破的。相反，它們的安全性是通過經(jīng)典計算機完成解碼所需的大量時間體現(xiàn)的。現(xiàn)代的加密方法是專門設(shè)計的，解碼它們需要很長時間，因此說它們幾乎不可破解。然而，量子計算機改變了這種想法。量子計算機比傳統(tǒng)的計算機功能強大得多，能夠輕松破解這些代碼。量子計算機依賴于量子力學(xué)的奇異性，幾乎可以瞬間解決某些類型的問題，而使用傳統(tǒng)計算機來處理則需要數(shù)十億年。它們的基本單位是“量子位”是類似經(jīng)典機器操作的1和0的量子。通過利用量子疊加和糾纏的力學(xué)現(xiàn)象，量子計算機可以執(zhí)行一些數(shù)學(xué)形式，而這遠(yuǎn)快于任何可以想象出的速度的經(jīng)典機器。當(dāng)然，雖然量子計算看起來具有無可比擬的優(yōu)勢和應(yīng)用前景，但量子計算機依然受限于目前的技術(shù)。一臺量子計算機可以在數(shù)小時內(nèi)破解一條加密信息，但它需要數(shù)千萬個量子比特（亞原子粒子攜帶的量子信息）進(jìn)行計算。目前，性能最強大的量子計算機運行時的量子比特不足100個，這意味著它們只能完成一些沒有多少實際價值的簡單任務(wù)。 現(xiàn)在，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的一個研究小組公布了一種新型量子計算機的設(shè)計，這種計算機從工程學(xué)的角度實現(xiàn)了使用比此前少得多的量子比特破解密碼。其關(guān)鍵，就在于量子計算機的存儲裝置。
研究團隊發(fā)表的論文稱，具有存儲功能的量子計算機在進(jìn)行復(fù)雜的計算時，使用的量子比特比沒有存儲功能的計算機少得多。但量子存儲技術(shù)極具挑戰(zhàn)性——當(dāng)計算機試圖讀取或?qū)懭胄畔r，它會觸發(fā)記憶晶體中的原子，并產(chǎn)生大量背景噪音。為了解決這個問題，研究人員開發(fā)了一種突破性的內(nèi)存控制技術(shù)，能夠有效地將脆弱的量子比特與混亂原子區(qū)分開來。存儲裝置由晶體制成，能夠存儲一個小時左右的量子比特，還會在計算過程中更新量子信息。研究人員表示，此前，有關(guān)量子存儲器的研究主要聚焦于量子通信領(lǐng)域的應(yīng)用，例如，基于多模式量子存儲建立量子中繼，從而構(gòu)建遠(yuǎn)程的量子互聯(lián)網(wǎng)，或者是基于超長壽命量子存儲實現(xiàn)可移動的量子U盤。而法國團隊提出了一種具有類似結(jié)構(gòu)的量子計算機，展現(xiàn)了量子存儲器在量子計算機中的價值，成功推廣了量子存儲器的應(yīng)用范圍。盡管要研發(fā)一種能夠破解加密信息的量子計算機還有很長的路要走，但研究人員的努力已經(jīng)讓人類離量子密碼破譯機又近一步。
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