Un equipo de investigadores ha publicado un artículo en el que muestran que una computadora cuántica puede producir aleatoriedad certificada, que tiene numerosas áreas de aplicación, como en la criptografía.
Según el artículo, publicado en NaturalezaLa generación de número aleatorio es una tarea natural para demostrar la supremacía de la computación cuántica sobre la computación tradicional y clásica, ya que la aleatoriedad es intrínseca a la mecánica cuántica.
Uno de los investigadores, Marco Pistoia, Jefe de Investigación Aplicada de Tecnología Global y un ingeniero distinguido en JPMorgan Chase, dijo que las aplicaciones de aleatoriedad certificada incluyen criptografía, resolución de problemas matemáticos complejos y equidad y privacidad.
El papel en Naturaleza señala que el principal desafío para cualquier aplicación o dispositivo que necesite recibir aleatoriedad de un proveedor de terceros, como un módulo de seguridad de hardware, es que debe verificar que los bits recibidos sean verdaderamente aleatorios y recién generados.
El equipo de investigadores de JPMorganchase, Quantinuum, Argonne National Laboratory, Oak Ridge National Laboratory y la Universidad de Texas en Austin utilizaron una técnica conocida como muestreo de circuitos aleatorios (RCS). RCS se utiliza para realizar un protocolo de expansión de aleación certificada, que genera más aleatoriedad de la que toma como entrada. Es una tarea que a menudo se usa para demostrar la supremacía cuántica, ya que no se puede lograr en una computadora clásica.
Scott Aaronson, presidente de Schlumberger Centennial de Ciencias de la Computación y Director del Centro de Información Quantum de la Universidad de Texas en Austin, dijo: “Cuando propuse por primera vez mi protocolo de aleatoriedad certificado en 2018, no tenía idea de cuánto tiempo necesitaría esperar para ver una demostración experimental”.
Utilizando una computadora cuántica de iones de ión atrapada modelo H2 modelo H2 de 56 quits, los investigadores demostraron que una computadora cuántica ahora puede lograr la potencia computacional más allá de la ofrecida por las supercomputadoras clásicas más potentes. Accediendo a H2 de forma remota a través de Internet, el equipo generó bits certificablemente aleatorios.
La aleatoriedad se verificó con supercomputadoras Frontier, Summit, Perlmutter y Polaris equipadas con unidades de procesamiento de gráficos (GPU), que son especialmente adecuados para simulaciones de circuitos cuánticos. Con un rendimiento sostenido combinado de 1.1 exafultos de las supercomputadoras, el equipo certificó 71,313 bits de entropía, una medida de aleatoriedad.
Al discutir el avance, Aaronson dijo: “Este es un primer paso hacia el uso de computadoras cuánticas para generar bits aleatorios certificados para aplicaciones criptográficas reales”.
Pistoia agregó: “Este trabajo marca un hito importante en la computación cuántica, demostrando una solución a un desafío del mundo real utilizando una computadora cuántica más allá de las capacidades de las supercomputadoras clásicas hoy en día”.
Rajeeb Hazra, presidente y CEO de Quantinuum, dijo: “Nuestra aplicación de aleatoriedad cuántica certificada establece un nuevo estándar para ofrecer una seguridad cuántica sólida y permitir simulaciones avanzadas en todas las industrias como las finanzas, la fabricación y más allá”.
Travis Humble, director del Programa de Usuario de Computación Quantum, y Director del Centro de Ciencias Quantum, ambas en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, agregó: “Estos resultados en la computación cuántica fueron habilitados por el líder mundial del Departamento de Computación de Energía de los Estados Unidos en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, el Laboratorio Nacional de la Ley computación y computación de alto rendimiento “.