گیت های منطقی برگشت پذیر طراحی شده برای فاکتورسازی اعداد صحیح در مقیاس بزرگ -- ScienceDaily
انتشار: اردیبهشت 14، 1402
بروزرسانی: 23 تیر 1404

گیت های منطقی برگشت پذیر طراحی شده برای فاکتورسازی اعداد صحیح در مقیاس بزرگ -- ScienceDaily

مارتین لانتالر، بن نیهوف و ولفگانگ لچنر از دپارتمان فیزیک نظری در دانشگاه اینسبروک و اسپین آف کوانتومی ParityQC اکنون دقیقاً این وارونگی الگوریتم ها را با کمک کامپیوترهای کوانتومی توسعه داده اند. نقطه شروع یک مدار منطقی کلاسیک است که دو عدد را ضرب می کند. اگر دو عدد صحیح به عنوان مقدار ورودی وارد شود، مدار حاصل ضرب آنها را برمی گرداند. چنین مداری از عملیات غیرقابل برگشت ساخته شده است. مارتین لانتالر از تیم ولفگانگ لچنر توضیح می دهد: «با این حال، منطق مدار را می توان در حالت های پایه یک سیستم کوانتومی کدگذاری کرد. بنابراین، هم ضرب و هم فاکتورسازی را می توان به عنوان مسائل حالت پایه درک کرد و با استفاده از روش های بهینه سازی کوانتومی حل کرد.

نتایج اخیرا در منتشر شده است فیزیک ارتباطات طبیعت. حمایت مالی برای این تحقیق توسط صندوق علوم اتریش FWF، اتحادیه اروپا و آژانس ترویج تحقیقات اتریش FFG و غیره ارائه شد.



منبع کار تحقیقاتی کنونی طرحی را برای نوع جدیدی از کامپیوترهای کوانتومی برای حل مسئله فاکتورسازی، که سنگ بنای رمزنگاری مدرن است، ارائه می کند. این طرح بر اساس معماری برابری توسعه یافته در دانشگاه اینسبروک است و می تواند بر روی تمام پلتفرم های محاسباتی کوانتومی فعلی پیاده سازی شود.

انطباق همه نتایج ممکن

مارتین لانتالر می گوید: «هسته ی کار ما رمزگذاری بلوک های اصلی مدار ضرب کننده، به ویژه دروازه های AND، جمع کننده های نیمه و کامل با معماری برابری به عنوان مشکل حالت پایه در مجموعه ای از چرخش های متقابل است. کدگذاری اجازه می دهد تا کل مدار از زیرسیستم های تکراری ساخته شود که می توانند بر روی یک شبکه دو بعدی مرتب شوند. با رشته بندی چند تا از این زیرسیستم ها با هم، می توان به نمونه های بزرگ تر مشکل پی برد. به جای روش کلاسیک بروت فورس، که در آن همه عوامل ممکن آزمایش می شوند، روش های کوانتومی می توانند روند جستجو را تسریع کنند: برای یافتن حالت پایه و در نتیجه حل یک مسئله بهینه سازی، جستجوی کل چشم انداز انرژی ضروری نیست، بلکه عمیق تر است. با «تونل زدن» می توان به دره ها رسید.

کامپیوترهای امروزی مبتنی بر ریزپردازنده هایی هستند که به اصطلاح گیت ها را اجرا می کنند. برای مثال یک گیت می تواند یک عملیات AND باشد، یعنی عملیاتی که دو بیت اضافه می کند. این گیت ها و در نتیجه کامپیوترها برگشت ناپذیر هستند. یعنی الگوریتم ها نمی توانند به سادگی به عقب اجرا شوند. ولفگانگ لچنر، استاد فیزیک نظری در دانشگاه، توضیح می دهد: «اگر ضرب 2*2=4 را در نظر بگیرید، نمی توانید به سادگی این عمل را برعکس اجرا کنید، زیرا 4 می تواند 2*2 باشد، اما به همین ترتیب 1*4 یا 4*1 باشد. دانشگاه اینسبروک با این حال، اگر این امکان وجود داشت، فاکتورسازی اعداد بزرگ، یعنی تقسیم آنها به فاکتورهایشان، که یک رکن مهم رمزنگاری است، امکان پذیر بود.

نویسنده: تیم تحریریه Matthew Newman