งานวิจัยใหม่ที่ท้าทายได้แสดงให้เห็นว่าความสำเร็จในการแยกตัวประกอบด้วยควอนตัมในปัจจุบันสามารถทำซ้ำได้โดยใช้เทคโนโลยีเก่าแก่หลายทศวรรษ รวมถึงคอมพิวเตอร์บ้าน VIC-20 จากปี 1981 ลูกคิด และแม้แต่สุนัข การวิพากษ์วิจารณ์ที่มีอารมณ์ขันแต่แหลมคมนี้เน้นย้ำช่องว่างระหว่างคำสัญญาของการคำนวณควอนตัมกับประสิทธิภาพจริงในการประยุกต์ใช้ด้านการเข้ารหัส
การเปรียบเทียบระหว่างคลาสสิกกับควอนตัม:
- VIC-20 (1981): โปรเซสเซอร์ 6502, RAM 4KB
- สามารถทำซ้ำสถิติการแยกตัวประกอบควอนตัมในปัจจุบันได้
- ลูกคิด: การคำนวณดิจิทัลโดยใช้การจัดการด้วยมือ
- อัตราความสำเร็จสำหรับการเลือกตัวประกอบ 5-บิตแบบสุ่ม: 40%
- ความน่าจะเป็นของความสำเร็จของอัลกอริทึม Shor: 50% ต่อรอบ
ความก้าวหน้าการแยกตัวประกอบด้วยควอนตัมในปัจจุบันยังคงจำกัด
เหตุการณ์สำคัญในการแยกตัวประกอบของสาขาการคำนวณควอนตัมเล่าเรื่องราวที่เรียบง่ายอย่างน่าประหลาด ตั้งแต่ Peter Shor เสนออัลกอริทึมควอนตัมที่มีชื่อเสียงของเขาในปี 1994 การนำไปใช้จริงได้แยกตัวประกอบจำนวนเล็กๆ เท่านั้น: 15 ในปี 2001, 21 ในปี 2012 และการพยายามแยกตัวประกอบ 35 ที่ล้มเหลวในปี 2019 ชุมชนวิจัยได้สังเกตว่าความสำเร็จเหล่านี้สามารถทำได้เทียบเท่าโดยคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิกด้วยทรัพยากรการคำนวณที่น้อยมาก ทำให้เกิดคำถามเกี่ยวกับความสำคัญเชิงปฏิบัติของความก้าวหน้าทางควอนตัมเหล่านี้
การอ้างว่าแยกตัวประกอบจำนวน RSA-2048 ได้เมื่อเร็วๆ นี้ได้จุดประกายการถกเถียงในชุมชนวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับว่าการแยกตัวประกอบด้วยควอนตัมที่มีความหมายได้เกิดขึ้นจริงหรือไม่ การอภิปรายเผยให้เห็นความกังวลอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับการตรวจสอบและความถูกต้องของความสำเร็จในการคำนวณควอนตัม โดยเฉพาะเมื่อการประกาศขาดหลักฐานที่ชัดเจนของข้อได้เปรียบของควอนตัมเหนือวิธีการแบบคลาสสิก
ไทม์ไลน์การแยกตัวประกอบด้วยควอนตัม:
- 1994: Peter Shor เสนออัลกอริทึมการแยกตัวประกอบด้วยควอนตัม
- 2001: IBM สำเร็จในการแยกตัวประกอบของเลข 15 โดยใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัม
- 2012: การแยกตัวประกอบของเลข 21 สำเร็จ (หลังจากนั้น 11 ปี)
- 2019: ความพยายามในการแยกตัวประกอบของเลข 35 ล้มเหลว
- 2024: การอ้างสิทธิ์ที่เป็นที่ถกเถียงเรื่องการแยกตัวประกอบ RSA-2048
ความท้าทายในการนำไปใช้ทางเทคนิคและการตอบสนองของชุมชน
ชุมชนวิจัยการคำนวณควอนตัมได้หันไปจากการสาธิตการแยกตัวประกอบมากขึ้น โดยตระหนักถึงข้อจำกัดของแนวทางปัจจุบัน แทนที่จะเป็นเช่นนั้น นักวิจัยกำลังมุ่งเน้นไปที่การประยุกต์ใช้เช่นการคำนวณเคมีควอนตัมและการทำนายโครงสร้างโมเลกุลชีวภาพ ซึ่งอาจให้ประโยชน์ในทางปฏิบัติระยะใกล้มากกว่า
อย่างไรก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญบางคนตั้งคำถามว่าการประยุกต์ใช้ทางเลือกเหล่านี้สมเหตุสมผลกับการลงทุนครั้งใหญ่ในการคำนวณควอนตัมหรือไม่ ปัญหาการแยกตัวประกอบยังคงน่าสนใจเนื่องจากผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นต่อการเข้ารหัส แม้ว่าการนำไปใช้ที่ประสบความสำเร็จจะเป็นประโยชน์ต่อหน่วยงานรัฐบาลและองค์กรด้านความปลอดภัยเป็นหลักมากกว่าการประยุกต์ใช้ทางการค้า
มาตรฐานการประเมินที่เสนอ:
- ขนาดตัวประกอบขั้นต่ำ: 64 บิต (ใหญ่เกินไปสำหรับความสามารถในปัจจุบัน)
- เป้าหมายทางเลือก: คู่จำนวนเฉพาะ 5 บิต {17,19,23,29,31}
- มาตรฐานที่ดีกว่า: จำนวนเฉพาะ 8 บิต เพื่อแยกแยะจากการสร้างแบบสุ่ม
- รูปแบบปกติของ Callas : p = 2^n - 1 และ q = 2^m + 1
มาตรฐานการประเมินและทิศทางในอนาคต
งานวิจัยเสนอเกณฑ์การประเมินใหม่สำหรับการอ้างการแยกตัวประกอบด้วยควอนตัม โดยแนะนำว่าความก้าวหน้าที่มีความหมายควรเกี่ยวข้องกับการแยกตัวประกอบผลคูณของจำนวนเฉพาะที่ใหญ่กว่า แทนที่จะเป็นจำนวนประกอบเล็กๆ ที่เลือกอย่างระมัดระวังที่ใช้ในการสาธิตปัจจุบัน การอภิปรายของชุมชนแนะนำว่าตัวประกอบจำนวนเฉพาะ 64 บิต หรือแม้แต่ 8 บิต จะให้เกณฑ์มาตรฐานที่ดีกว่าสำหรับการแยกแยะการคำนวณควอนตัมแท้จริงจากการสร้างตัวเลขแบบสุ่ม
แนวทางที่เสียดสีของเอกสาร รวมถึงการมีสุนัขเป็นนักวิจัยร่วม เน้นย้ำความจำเป็นของสาขาในการมีมาตรฐานที่เข้มงวดมากขึ้นและการประเมินความสามารถปัจจุบันอย่างซื่อสัตย์ ดังที่นักวิจัยคนหนึ่งกล่าวไว้ในงานที่เกี่ยวข้อง วงจรควอนตัมที่เกี่ยวข้องในความพยายามแยกตัวประกอบบางครั้งผลิตผลลัพธ์ที่ถูกครอบงำด้วยสัญญาณรบกวนมากจนการแทนที่ด้วยเครื่องกำเนิดตัวเลขแบบสุ่มยังคงรักษาประสิทธิภาพที่เทียบเท่ากันได้
สาขาการคำนวณควอนตัมยังคงก้าวหน้าในการพัฒนาฮาร์ดแวร์และการแก้ไขข้อผิดพลาด แต่การประยุกต์ใช้การแยกตัวประกอบที่เดิมทีขับเคลื่อนความสนใจและการลงทุนมากมายยังคงเป็นสิ่งที่เข้าใจยาก ช่องว่างระหว่างศักยภาพทางทฤษฎีและความสำเร็จในทางปฏิบัตินี้ยังคงกำหนดรูปแบบการอภิปรายเกี่ยวกับกรอบเวลาและประโยชน์สูงสุดของการคำนวณควอนตัม
อ้างอิง: Replication of Quantum Factorisation Records with an 8-bit Home Computer, an Abacus, and a Dog