Destacat »

6 Abril 2020 – 1:50

És  el moment dels voluntari@s!!!
Davant  d’aquest estat d’alerta tan greu que pateix tot el món per la pandèmia COVID-19,  des del nostre Col·legi volem donar l’escalf a tots els malalts i familiars  afectats per aquesta, …

Read the full story »
Col·legi

el Col·legi, informació rellevant sobre el COEINF, activitats, relacions i varis

Formació

formació continuada i orientació professional, convenis de formació amb altres entitats

Opinió

Articles d’opinió, de divulgació o de propostes tecnològiques dels col·legiats, adherits, associats o col·laboradors d’entitats afins al COEINF

Esdeveniments

tots els esdeveniments rellevants del sector TIC

Professió

món laboral, emprenedors, enginyers en informàtica, entrevistes, certificacions, deontologia, carreres professionals, …

Home » Notícies

Premi per als pioners de la computació quàntica

Submitted by on 5 Març 2020 – 9:00No Comment

El prestigiós Premi Fronteres del Coneixement del BBVA va ser atorgat al físic Charles Bennett, l’informàtic Gilles Brassard i el matemàtic Peter Shor. Els dos primers van inventar la criptografia quàntica fa quatre dècades, i deu anys més tard Shor va presentar l’algoritme essencial en la computació quàntica.

El nord-americà Charles Bennet, físic d’IBM Research, i l’informàtic canadenc Gilles Brassard, actualment a la Universitat de Montréal, van inventar als anys 80 la criptografia quàntica, un avanç que garanteix la inviolabilitat física de les comunicacions.

La importància del seu treball es va fer patent quan deu anys més tard el matemàtic nord-americà Peter Shor, de l’Institut Tecnològic de Massachusetts (MIT, als Estats Units) va descobrir que un hipotètic ordinador quàntic convertiria en inservible els sistemes de criptografia convencionals en els quals es basen la seguretat i la privacitat de les comunicacions actuals a internet. És a dir, quan hi hagi un autèntic ordinador quàntic, les comunicacions només estaran segures gràcies a la criptografia quàntica.

 “Les contribucions excel·lents a les àrees de computació i comunicació quàntiques” d’aquests tres investigadors els han valgut la concessió de el Premi Fundació BBVA Fronteres del Coneixement 2020 en la categoria de Ciències Bàsiques, segons ha anunciat avui la institució organitzadora.

El jurat, de què formen part el premi Nobel de Física Theodor Hänsch i el físic quàntic Ignacio Cirac, ha destacat el gran impuls experimentat en els últims anys per les tecnologies quàntiques, que s’assenta en gran mesura sobre les aportacions pioneres dels guardonats.

El seu treball -descriu l’acta- “abasta múltiples disciplines i uneix conceptes de matemàtiques, física i ciències de la computació. Les seves idees tenen un paper clau en el desenvolupament de les tecnologies quàntiques per a la comunicació i la computació “.

Aquestes tecnologies transformaran la societat de manera esglaonada. La criptografia quàntica va néixer com una troballa provinent de la ciència bàsica que en unes dècades ha donat lloc a una nova tecnologia ja al mercat, i en plena expansió.

La invenció de la criptografia quàntica

La criptografia quàntica va néixer com una troballa provinent de la ciència bàsica que en unes dècades ha donat lloc a una nova tecnologia ja al mercat, i en plena expansió.

Quan Bennett, investigador en IBM Research des de fa més de quatre dècades, i Brassard, actualment catedràtic en Ciència de la Informació Quàntica a la Universitat de Mont-real, van començar a col·laborar el 1979, aquest escenari estava molt lluny de ser tan sols imaginable.

La física quàntica i la computació eren camps de treball distants entre si, i la investigació en la relació entre tots dos es considerava marginal. Per 1984, el seu treball conjunt havia donat amb un resultat molt cridaner: un sistema de criptografia que, segons explica l’acta del jurat, “permet codificar i transmetre missatges usant les lleis de la física quàntica de manera que impedeix l’escolta de tercers fins i tot si disposessin de recursos computacionals quàntics”. 

Per crear la criptografia quàntica, van aprofitar un dels estranys fenòmens que es donen en el món quàntic, la superposició, que -dit de manera simplificada- fa possible que una partícula estigui en dos o més llocs alhora.

La teoria quàntica preveu que si algú observa la partícula aquesta duplicitat desapareix, i la partícula apareix en una posició o en l’altra. Si aquesta partícula estigués sent transmesa, qualsevol intent de  hackeig  trencaria la superposició i els interlocutors ho sabrien a l’instant.

Bennett i Brassard van presentar aquesta invenció en un treball avui conegut simplement com BB84, per les inicials dels seus autors i l’any de publicació. Es reconeix avui com la primera aplicació pràctica de la ciència de la informació quàntica.

“La informació quàntica és un tipus d’informació que s’altera si algú l’observa, i no pot ser copiada. Brassard i jo ens vam adonar que podia tenir una utilitat pràctica: un sistema per enviar missatges, en què l’emissor i el receptor advertirien immediatament si algú hagués escoltat el missatge durant la seva transmissió”, va explicar ahir Bennett per telèfon després de conèixer el fallada. “Això és en essència la criptografia quàntica”.

La importància de BB84 no va ser reconeguda per la comunitat de manera immediata. Les tècniques criptogràfiques en ús, que garanteixen la seguretat de totes les nostres comunicacions i transaccions a internet, estan basades en el fet que hi ha problemes matemàtics que els ordinadors no poden resoldre, ia mitjans dels vuitanta res feia suposar que deixaria de ser així. Però una dècada més tard la situació canviaria, gràcies a la feina de Peter Shor, professor de matemàtiques aplicades al MIT.

L’algorisme que va amenaçar a la criptografia convencional

Shor va descobrir que precisament el problema irresoluble en què es basa la criptografia clàssica, la factorització de grans nombres, si estaria a l’abast d’un hipotètic ordinador quàntic. Com assenyala l’acta, “Shor va descobrir que els ordinadors quàntics podrien factoritzar nombres enters molt més ràpid que qualsevol superordinador, comprometent per tant la seguretat dels sistemes criptogràfics”.

Aquesta aportació de Shor porta el seu nom: l’algoritme de Shor, i és un dels algoritmes quàntics que constitueixen el llenguatge, ara en ple desenvolupament, en què parlaran els futurs ordinadors quàntics.

En paraules de Bennett, “quan Shor va descobrir que si es construís un ordinador quàntic seria capaç de derrotar els actuals sistemes criptogràfics, això va estimular molt la investigació, ja que els criptògrafs volien desenvolupar sistemes més segurs que ni tan sols un ordinador quàntic pogués trencar. I a el mateix temps, va començar a interessar la idea de desenvolupar ordinadors quàntics per esbrinar quina utilitat podrien tenir, a part de desxifrar codis”.

Per la seva banda, Brassard també va recordar ahir per telèfon aquesta etapa de la seva carrera: “Nosaltres vam crear el sistema BB84 deu anys abans que Shor descobrís que un ordinador quàntic posaria en risc tota la infraestructura criptogràfica existent llavors”.

“La importància del nostre treball es va fer molt més evident després d’aquest treball de Shor -afegeix-. Així que, té gràcia, perquè el 1984 la teoria quàntica va portar a la invenció de el sistema més segur de transmissió d’informació, i deu anys després la mateixa teoria va posar en dubte tots els sistemes criptogràfics desenvolupats fins aleshores ‘almenys el nostre! “.

Bennett i Brassard seguir col·laborant estretament diverses dècades. També han treballat amb Shor, que ahir va explicar així la seva aportació: “Els actuals sistemes criptogràfics depenen de la factorització. Si poguessis factoritzar nombres ràpidament, podries trencar els codis dels actuals sistemes criptogràfics. El que vaig demostrar és que un ordinador quàntic podria factoritzar nombres grans amb força rapidesa “.

 “Per descomptat, fins ara ningú ha construït un ordinador quàntic prou gran com per factoritzar grans nombres, i probablement passaran anys o dècades fins que s’aconsegueixi”, afegeix.

Poc després de crear el seu algoritme, Shor va obtenir un altre resultat essencial: la correcció d’errors quàntics, “un requisit essencial que permet l’escalabilitat dels ordinadors quàntics”, assenyala l’acta.

Els ordinadors quàntics, per la seva pròpia naturalesa física, estan exposats a una gran quantitat de soroll, font de nombrosos errors. Abans del resultat de Shor no es creia tecnològicament possible superar el desafiament d’aïllar els ordinadors quàntics prou com per eliminar els errors. Shor va insuflar esperança en l’àrea i va propulsar el seu avanç.

Aplicacions d’una tecnologia en auge

La criptografia quàntica és actualment una de les tecnologies quàntiques més avançades, amb diverses empreses a Europa i Estats Units. A la Xina hi ha ja una connexió entre Beijing i Xangai que comença a usar-se per a aplicacions comercials, i el 2016 la Xina va llançar un satèl·lit per establir un enllaç experimental amb Europa. 

El desenvolupament de la computació quàntica, però, és vist pels guardonats com un èxit a llarg termini en el qual hi ha hagut certa sobrevenda, associada a la complexitat intrínseca de l’món quàntic: “És difícil explicar el diferent que és la informació quàntica respecte a tot el conegut “, explica Bennet.

“És totalment contraintuitivo -comenta-. Durant dècades els filòsofs i científics s’han preguntat per les implicacions de les troballes en el món quàntic, i ara en el món dels negocis també s’ho plantegen. El perill és que la gent s’entusiasma per alguna cosa que no entén de el tot, per això potser el seu entusiasme és excessiu i es tornen impacients a l’hora d’aconseguir aplicacions. Estic encantat amb l’enorme interès [per aquest camp], però porta a la gent a preguntar-se quan van a tenir un ordinador o un  telèfon intel·ligent  quàntic a la butxaca, i realment és una pregunta molt prematura “.

No obstant això els premiats no dubten en cap moment de l’potencial futur dels ordinadors quàntics. Per Brassard, “el segle XIX va ser l’era de la màquina de vapor, el segle XX va ser l’era de la Informació i el segle XXI serà recordat com l’Era Quàntica, l’era en la qual les tecnologies quàntiques desencadenaran tots els principals canvis que veurem en la societat, d’una manera que avui no podem preveure “.

Shor considera que es trigarà “entre 5 i 10 anys en aconseguir que un ordinador quàntic pugui fer alguna cosa que pugui considerar-se mínimament útil”, però està convençut que amb el temps s’aconseguiran aplicacions revolucionàries amb aquestes màquines, per exemple en el camp biomèdic per a facilitar la creació de nous fàrmacs: “Ara mateix el comportament de les molècules no es pot simular adequadament, però els ordinadors quàntics podrien aconseguir-ho, i ajudar-nos a dissenyar nous medicaments”.

EL ESPECTADOR

 

Etiquetes:

Aquesta web utilitza 'cookies' pròpies i de tercers per oferir-te una millor experiència i servei. Al navegar o utilitzar els nostres serveis, acceptes l'ús que fem de les 'cookies'. De tota manera, pots canviar la configuració de 'cookies' en qualsevol moment ACEPTAR
Aviso de cookies
Check Our FeedVisit Us On TwitterVisit Us On FacebookVisit Us On Linkedin