Не окажется ли новоявленный «квантовый Интернет» беззащитным перед вооруженными квантовым же вычислительным инструментарием хакерами? С точки зрения традиционных алгоритмов и средств шифрования – да, безусловно; однако новый подход подразумевает и новые средства безопасности. Квантовая криптография – совершенно новая отрасль вычислительной математики, и в последние годы она получила заметное развитие.
Для чего, собственно, шифруется информация, передаваемая по традиционным сетям данных? Да для того, чтобы защитить ее от взлома в случае перехвата. Скопировав фрагмент радиотрансляции или проводной передачи, можно записать его и затем в спокойной обстановке детально исследовать, применив к нему весь доступный набор вычислительных средств. Традиционная криптография сосредотачивает свои усилия прежде всего на математических методах наиболее стойкого шифрования данных.
Квантовая же криптография ориентируется преимущественно на физику процессов передачи данных. Дело в том, что, благодаря ключевым особенностям микромира (принципу неопределенности Гейзенберга и его следствиям), измерения без искажения для квантовых частиц невозможны. Стало быть, ни один факт перехвата или попытки копирования передаваемых данных не будет оставаться не замеченным для адресата сообщения. Первая реально функционирующая квантово-криптографическая система была построена в 1989 г. в исследовательском центре IBM; переносчиками квантованной информации стали поляризованные фотоны. Уже в 2001 г. появился нанометровый светодиод, способный генерировать единичные фотоны, – «квантовая точка». Суть в том, что «квантовая криптография» никакого отношения к шифрованию как таковому не имеет. Ее назначение – организация абсолютно надежного, не допускающего эффективного перехвата информации, канала связи. По такому каналу может производиться обмен секретными ключами для традиционных криптографических алгоритмов, а для дальнейшей передачи данных потребуется уже самая обычная информационная сеть. Правда, если у злоумышленника, заинтересованного в похищении этих данных, под рукой окажется квантовый компьютер, традиционные методы шифрования уже никак нельзя будет назвать надежными.
Два мира, две морали
Каков смысл фразы «Земля вращается вокруг Солнца»? Это значит, что наш шарик радиусом в 6400 км движется вокруг Солнца (точнее, вокруг центра масс Солнечной системы) по эллиптической орбите, находясь от него в среднем на расстоянии примерно в 150 млн. км. В каждый момент времени можно измерить скорость и направление вектора движения Земли; можно вывести уравнение этого движения и определить, в какой точке она будет находиться через сутки или полгода. Все просто.
Каков смысл фразы «Электрон вращается вокруг ядра атома»? Он в корне отличается от только что рассмотренного. Электрона, плавно движущегося по орбите, фактически не существует: он образует своего рода кокон вокруг атомного ядра, и для каждой точки внутри этого кокона существует некая (строго определенная) вероятность зафиксировать электрон именно в ней в момент измерения. При этом сам по себе электрон вовсе не размазывается физически в это облако! Он остается частицей конечных размеров (много меньших характерного размера кокона). Просто законы квантовой механики таковы, что мы принципиально не можем с абсолютной точностью одновременно определить и местоположение, и скорость электрона на его орбите.
К настоящему времени наиболее мощный из достоверно реализованных квантовых компьютеров (дальнейшее развитие проекта, финансируемого IBM) состоит из семи кубитов. Используемый на нем алгоритм Шора позволяет разложить на простые множители всего лишь число 15, но это достижение ценно самим фактом своего существования. «Железом» такого компьютера служит конгломерат неких 15-атомных молекул, спин каждой из которых способен принимать одно из семи возможных состояний. Программирование квантовой системы осуществляется облучением контейнера с вычислительной средой электромагнитными импульсами, считывание результата – измерением спина молекулярного ансамбля. Секретность, которой окутаны подобного рода разработки, до сих пор не позволяет исследователям раскрыть все детали эксперимента.
В начале 2007 г. канадская компания D-Wave объявила о создании 16-кубитного квантового компьютера Orion. Однако сообщение это прозвучало довольно невнятно, и общая туманность заявлений канадцев заставила инженерное и научное сообщество усомниться в достижении. Тем не менее компания заявляет о возможности создания уже в нынешнем году тысячекубитового компьютера – такое устройство способно будет эффективно справляться с большинством материалов, закодированных по алгоритму RSA. Впрочем, распространено мнение, что, даже если в ближайшие годы эффективные квантовые компьютеры действительно будут созданы, из соображений государственной безопасности к ним не будет допущена широкая общественность – по крайней мере, до тех пор, пока сами госструктуры не обзаведутся принципиально невзламываемыми квантовыми каналами связи.
Новости. С 15 по 15
Клавиатуры
Компания Logitech (www.logitech.ru) объявила о выпуске мини-клавиатуры Logitech diNovo Mini с пультом управления мультимедиа и панелью ClickPad. Она ориентирована на применение в системах на базе Windows Media Center; предусмотрена мультимедийная панель клавиш, кнопки быстрого доступа к часто используемым функциям. Сенсорная панель ClickPad используется как орган управления мышью, она также может играть роль пульта ДУ для выбора элементов меню в режиме медиа-центра. В панели ClickPad используются два режима подсветки. Если используется режим сенсорной панели – подсветка оранжевая, в режиме ПДУ – зеленая. Кнопки самой клавиатуры все время подсвечиваются оранжевым. Рекомендуемая изготовителем цена – 149,99 евро.
Процессоры
Новые процессоры 2008 г
Раздвигая рамки закона Мура
Джоэл Санто-Доминго, Сиско Ченг
В 1965 г. Гордон Мур сделал смелое предсказание: число транзисторов, размещаемых на кристалле ИС, будет удваиваться приблизительно каждые два года. Отрасль развивалась почти в точном соответствии с этим прогнозом, получившим название закона Мура. Но впервые за 43 года исследователи, похоже, готовы нарушить закон, и это хорошая новость. Благодаря новым методам производства перед конструкторами микросхем открываются возможности, недоступные для Мура в 1965 г., а теория, выдвинутая в то время, когда число транзисторов на кристалле измерялось тысячами, неприменима к современным приборам с сотнями миллионов транзисторов. Новые технологии позволяют разработчикам разместить 30 млн. транзисторов на участке кристалла с булавочную головку!
Шумно разрекламированный процессор Core с 300 млн. транзисторов, выпущенный в 2006 г., быстро уступил первенство многоядерным микросхемам с числом транзисторов до 800 млн. А в течение следующих пяти лет прогресс в литографии и технологиях атомного уровня обеспечит еще более быстрое увеличение вычислительной мощности. Что же ждет нас впереди?
