ก่อนที่นักวิทยาศาสตร์จะพูดถึงเรื่องนี้มากนัก แฟน ๆ ของ เซ็กซี่บาคาร่า Robert Redford ได้เรียนรู้เกี่ยวกับพลังของคอมพิวเตอร์ควอนตัม มันคือปี 1992 ภาพยนตร์โง่ ๆ ที่ชื่อรองเท้าผ้าใบเตือนเกี่ยวกับอันตรายของคอมพิวเตอร์และข้อมูลที่เข้ารหัสจำนวนมหาศาลที่พวกเขาควบคุม เรดฟอร์ดและกลุ่มเพื่อนฝูงได้กล่องเล็กๆ ซึ่งปลอมตัวเป็นเครื่องตอบรับอัตโนมัติ ซึ่งสามารถถอดรหัสข้อมูลจัดประเภทด้วยคอมพิวเตอร์ทั้งหมดในโลกได้
“ระบบการเข้ารหัสอยู่บนพื้นฐานของปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนมากจนไม่สามารถแก้ไขได้หากไม่มีคีย์”
เดวิด สตราเธิร์น ซึ่งเป็นผู้สมรู้ร่วมคิดของเรดฟอร์ดกล่าว นักคณิตศาสตร์ชื่อ Gunter Janek ได้ตั้งโปรแกรมชิปไว้ในกล่องเครื่องตอบรับอัตโนมัติเพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว
เมื่อรองเท้าผ้าใบปรากฏตัวในโรงภาพยนตร์ไม่มีใครรู้ว่าชิปดังกล่าวทำงานอย่างไร ไม่ถึงสองปีต่อมา แม้ว่านักคณิตศาสตร์ของ Bell Labs ได้ทำซ้ำการค้นพบ Gunter Janek ที่สวมบทบาท เมื่อยี่สิบปีที่แล้วในเดือนนี้Peter Shor ได้ค้น พบคณิตศาสตร์ที่ทำให้การเข้ารหัสเสี่ยงต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัม
แน่นอนว่าในสมัยนั้นไม่มีคอมพิวเตอร์ควอนตัม มันเป็นเพียงความคิดที่Richard Feynman พูดคุยกันในช่วงต้นทศวรรษ 1980 และก่อนหน้านั้นโดยPaul Benioff หากคุณสามารถควบคุมพลังของความแปลกประหลาดของควอนตัมได้ นักฟิสิกส์เหล่านั้นคาดเดา คุณจะสามารถใช้คอมพิวเตอร์ในแบบที่คอมพิวเตอร์คลาสสิกทั่วไปไม่สามารถทำได้ ในปี 1985 นักฟิสิกส์David Deutschชี้ให้เห็นว่าการคำนวณควอนตัมสามารถทำได้เร็วมาก — มันอาจจะเหมือนกับการคำนวณในหลายจักรวาลพร้อมกัน (อันที่จริง เขาคิดว่าคุณจะใช้คอมพิวเตอร์ในหลายจักรวาลพร้อมกันจริงๆ)
เป็นเรื่องที่น่าสนใจมาก แต่ไม่มีใครคิดว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะทำให้ IBM เลิกกิจการ ประการหนึ่ง ไม่ชัดเจนว่าพวกเขาเสนอข้อดีสำหรับปัญหาในทางปฏิบัติโดยเฉพาะ คุณสามารถจินตนาการถึงปัญหาที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะทำงานได้เร็วแต่ไม่ได้ช่วยอะไรมาก ตัวอย่างเช่น คอมพิวเตอร์ควอนตัมของคุณอาจทำงานได้เร็วกว่า Mac ถึงห้าเท่า แต่จะให้คำตอบที่ถูกต้องเพียงหนึ่งในห้าของเวลาเท่านั้น คุณต้องโชคดีพอที่จะอยู่ในจักรวาลที่ถูกต้องเพื่อรับคำตอบที่ถูกต้อง
แต่แล้วชอร์ก็ทิ้งระเบิด เขาพบแอปนักฆ่าของคอมพิวเตอร์ควอนตัม นั่นคือแฟคตอริ่ง
แฟคตอริ่งเป็นปัญหาทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนที่กล่าวถึงในรองเท้าผ้าใบ แฟคตอริ่งเป็นพื้นฐานสำหรับวิธีการเข้ารหัสมาตรฐานที่ใช้ในการเข้ารหัสการสื่อสารและข้อมูลคอมพิวเตอร์ของรัฐบาล ทางการทหารและเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่ คุณสามารถเข้ารหัสข้อมูลโดยใช้ตัวเลขที่ยาวมาก โดยมีหลักร้อยหลัก แต่คุณสามารถทำลายรหัสเพื่ออ่านข้อมูลที่เข้ารหัสได้ก็ต่อเมื่อคุณทราบปัจจัยสำคัญสองประการที่เมื่อคูณเข้าด้วยกัน จะได้ตัวเลขที่เข้ารหัสแบบยาวนั้น
สำหรับจำนวนน้อย
การแยกตัวประกอบนั้นค่อนข้างง่าย ยกตัวอย่าง 35 มันเป็นผลคูณของจำนวนเฉพาะสองตัว 5 และ 7 คุณไม่ควรใช้ 35 เพื่อสร้างรหัส เนื่องจากเพิ่งเปิดเผยปัจจัยต่างๆ ในประโยคก่อนหน้า หรือใครใช้เครื่องคิดเลขก็ได้
แต่สำหรับตัวเลขที่มีหลายร้อยหลัก การหาจำนวนเฉพาะทั้งสองจะใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์หลายร้อยเครื่องซึ่งมีอายุหลายร้อยเท่าของจักรวาล นั่นเป็นเหตุผลที่ทุกคนคิดว่าการเข้ารหัสแบบมาตรฐานนั้นปลอดภัยมาก และรองเท้าผ้าใบก็งี่เง่า แต่ในภาพยนตร์เรื่องนี้ Gunter Janek ได้พาดพิงถึงความเป็นไปได้ที่จะเกิดความประหลาดใจทางคณิตศาสตร์ Janek กล่าวว่า “มีความเป็นไปได้ที่น่าสนใจสำหรับวิธีการที่สง่างามกว่ามาก” เพื่อแยกตัวประกอบจำนวนมาก “มันจะเป็นความก้าวหน้าของสัดส่วนเกาส์เซียน”
ในภาพยนตร์เรื่องนี้ เจนเน็คได้แก้ปัญหาแฟคตอริ่งและถูกฆ่าตายในทันที หนึ่งปีครึ่งต่อมา Shor ได้แก้ปัญหาเดียวกันและถูกทำให้เป็นอมตะในทันที (คงดีที่เขาไม่ได้เห็นรองเท้าผ้าใบ .)
Shor เริ่มทำงานกับอัลกอริธึมแฟคตอริ่งในปี 1993 ในเดือนเมษายน 1994 เขาได้บรรยายที่ Bell Labs เกี่ยวกับอัลกอริทึมที่เกี่ยวข้องสำหรับการคำนวณลอการิทึม สองสามวันต่อมาเขาได้ค้นพบกุญแจสำคัญในการแฟคตอริ่งควอนตัม ในไม่ช้ากระดาษของเขาที่อธิบายอัลกอริธึมแฟคตอริ่งก็แพร่กระจายไปทั่วอินเทอร์เน็ต
กระดาษของ Shor แสดงให้เห็นวิธีรวมวิธีทางคณิตศาสตร์ทั่วไปในการค้นหาปัจจัยเฉพาะกับเคล็ดลับที่สามารถทำได้บนคอมพิวเตอร์ควอนตัมเท่านั้น มันเกี่ยวข้องกับการค้นหาคาบของฟังก์ชันคาบ ซึ่งเป็นนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ที่ตอบคำตอบซ้ำในช่วงเวลาหรือคาบที่เจาะจง ในการกำหนดปัญหาของ Shor การหาปัจจัยเฉพาะ (ค่อนข้าง) ง่ายหากคุณทราบคาบของฟังก์ชัน แต่จะใช้เวลาตลอดไปในการค้นหาช่วงเวลานั้นกับคอมพิวเตอร์ทั่วไป
อย่างไรก็ตาม ด้วยคอมพิวเตอร์ควอนตัม คุณสามารถแก้ปัญหาได้เร็วกว่ามาก — อาจจะเป็นวัน ชั่วโมง หรือนาที แทนที่จะเป็นหลายพันล้านปี และส่วนที่ดีที่สุดคือคุณมักจะได้คำตอบที่ถูกต้อง ความจริงแล้ว คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถสร้างคำตอบได้หลายพันล้านคำตอบ แต่คำตอบเกือบทั้งหมดจะหายไปจากการรบกวนของควอนตัม เหมือนกับที่หูฟังตัดเสียงรบกวนจะซับคลื่นเสียง คำตอบที่เหลือระบุช่วงเวลา ซึ่งสามารถใช้ในการคำนวณจำนวนเฉพาะได้ เซ็กซี่บาคาร่า / ร้านอาหาร
