Processador quântico calcula fatoração para criptografia

O algoritmo, criado por Peter Shor em 1994, descreve como o problema de fatoração de um inteiro - dado o inteiro, encontrar seus fatores primos - pode ser resolvido por um computador quântico.

A técnica é exponencialmente mais rápida do que o mais rápido algoritmo de fatoração conhecido para os computadores clássicos - como este que você está usando agora.

Na base de aplicações como a criptografia, a fatoração trabalha com números gigantescos - os matemáticos já lidam com números formados por até 600 algarismos.

Esta é uma tarefa impraticável, mesmo para os supercomputadores - fatorar, por exemplo, o maior número já publicado pelos Laboratórios RSA, que lidam com o esquema de criptografia mais usado no mundo, usando o melhor computador e o melhor algoritmo clássico, levaria mais tempo que a idade do Universo.

"Um computador quântico pode resolver esse problema mais rapidamente do que um computador clássico em cerca de 15 ordens de magnitude [1 seguido por 15 zeros]," explica Erik Lucero, da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara.

Fatoração quântica

O processador quântico, criado por Lucero e seus colegas, contudo, ainda é modesto frente a essas tarefas: ele conseguiu fatorar o número 15, encontrando corretamente seus fatores primos, 3 e 5.

"Nós escolhemos o número 15 porque é o menor número composto que satisfaz as condições adequadas para testar o algoritmo de Shor - é um produto de dois números primos, e não é par," explicou.

De fato, dado o estágio em que se encontra a computação quântica, o mais importante é a demonstração do conceito.

A vantagem do experimento é a utilização de um processador quântico que, ainda que simples, é baseado em uma arquitetura que pode ser escalada, de forma a poder lidar com problemas maiores.

Dois outros tipos de processadores quânticos já haviam rodado com sucesso o algoritmo de Shor, mas nenhum deles pode ser facilmente ampliado para se tornar o cérebro de um computador quântico prático.

Qubits supercondutores

O processador foi implementado usando um circuito quântico composto por nove elementos: quatro qubits supercondutores de estado sólido - o equivalente aos transistores dos computadores atuais - e cinco ressonadores de micro-ondas.

A maior dificuldade foi a construção de um sistema de controle que permite a operação precisa dos qubits e um grau significativo de automação das operações.

A construção desse primeiro protótipo, e a demonstração de sua confiabilidade, certamente ajudarão a enfrentar os desafios de construir processadores quânticos maiores.

Segundo os pesquisadores, o próximo passo é aumentar o tempo de coerência quântica - o tempo que o dado se mantém de forma confiável no qubit.

A seguir, eles pretendem passar de nove elementos quânticos para centenas, depois milhares e, finalmente, milhões de qubits. "Agora que já sabemos que 15 =3 x 5, podemos começar a pensar em como fatorar números maiores e mais práticos," brinca o pesquisador.

Adaptado de:

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/08/2012

Bibliografia:

Computing prime factors with a Josephson phase qubit quantum processor

Erik Lucero, R. Barends, Y. Chen, J. Kelly, M. Mariantoni, A. Megrant, P. O'Malley, D. Sank, A. Vainsencher, J. Wenner, T. White, Y. Yin, A. N. Cleland, John M. Martinis

Nature Physics

Vol.: Published online

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