Ich habe in letzter Zeit auf X viel mehr Hype über Quantencomputer gesehen, also dachte ich, ich würde einen langen Beitrag darüber schreiben. Zusammenfassung: Ich glaube nicht, dass Quantencomputing in naher Zukunft kommt. Ich denke das, weil in den letzten Jahren kein Fortschritt bei dem einfachsten Problem gemacht wurde, für das Quantencomputer verwendet werden können, nämlich der Faktorisierung. Der Rekord für die Quantenfaktorisierung liegt seit einem Jahrzehnt bei der Zahl 15 (ja, 15, 3 x 5!) und es gab in letzter Zeit keinen offensichtlichen Fortschritt. Meine Argumentation ist unten. Ich werde die Dinge für Menschen aufschlüsseln, die nicht viel über Mathematik oder Informatik wissen, aber das könnte trotzdem Menschen mit Mathematikphobien erschrecken. Die Faktorisierung großer Zahlen ist von Interesse, weil mehrere wichtige kryptografische Algorithmen davon abhängen, dass es sehr lange dauert, eine ausreichend große Zahl in ihre Primfaktoren mit herkömmlichen Computern zu zerlegen. Du kannst eine kleine Zahl (sagen wir 21) von Hand sehr schnell faktorisieren, indem du versuchst, sie durch die Zahlen zu teilen, beginnend mit 2, dann 3 und so weiter, und du wirst schnell feststellen, dass 21 3 x 7 ist. Das funktioniert jedoch nicht für wirklich große Zahlen, weil der Raum aller Zahlen, die du ausprobieren müsstest, zu groß wird. Wenn du Zahlen mit mehr als etwa 1200 Dezimalstellen (nicht die Zahl 1200, die vier Ziffern hat, sondern Zahlen mit 1200 Ziffern!) faktorisieren könntest, könntest du viele kryptografische Systeme, die den Menschen wichtig sind, knacken, aber niemand weiß, wie man das schnell genug auf einem normalen Computer macht. (Schnell genug bedeutet "bevor alle Sterne am Himmel erlöschen.") Vor einigen Jahren zeigte Peter Shor, dass man (theoretisch zumindest) Zahlen sehr schnell mit Quantencomputern faktorisieren könnte. Die Faktorisierung mit Shors Algorithmus ist meiner Meinung nach der offensichtlichste schwer zu fälschende Maßstab für Quantencomputing. Im Jahr 2016 wurde die Zahl 15 (nicht eine 15-stellige Zahl, die Zahl 15!) zum ersten Mal in einer sauberen, nicht manipulierten Demonstration von Shors Algorithmus faktorisieren (offensichtlich in 3 x 5). Das ist eine winzige Zahl, aber es war ein Anfang. (Es gibt einige Diskussionen darüber, ob die Zahl 21 ebenfalls in einer nicht manipulierten Demonstration von Shors Algorithmus faktorisieren wurde oder nicht.) Aber nochmal, 15 ist eine zweistellige Zahl. Wir wollen Zahlen in den Tausenden von Ziffern faktorisieren, um kryptografische Systeme knacken zu können. Seit 2016 wurden jedoch keine größeren Zahlen in sauberen Demonstrationen von Shors Algorithmus faktorisieren. (Einige Leute haben behauptet, dass sie größere Zahlen mit Shors Algorithmus faktorisieren konnten, aber sie haben immer Tricks verwendet, die erforderten, dass sie die Faktoren bereits kannten, um es zu tun und den Quantencomputer mit dem, was im Grunde genommen Vorwissen über die Antwort ist, einzurichten, was wirklich nicht der Punkt ist. Ich suche nach *nicht manipulierten* Demonstrationen.) Wir warten schon lange darauf, dass jemand auch nur eine etwas größere Zahl als 15 faktorisieren kann. Man hätte gehofft, dass es stetige Fortschritte in dieser Hinsicht geben könnte, mit jemandem, der (sagen wir) eine Zahl wie 77 (7 x 11) faktorisieren kann, und dann eine wie 323 (17 x 19), dann etwas in den Tausenden und so weiter. Allerdings hat niemand eine Maschine demonstriert, die etwas besser kann als die Zahl 15 (die ein Kind in seinem Kopf in 3 und 5 in wenigen Augenblicken faktorisieren kann) und dieser Rekord steht schon sehr lange. Also, bei diesem Problem zumindest, einem wirklich grundlegenden, das leicht zu erklären ist, gab es keinen stetigen Fortschritt im Quantencomputing. Wir hatten viel Hype, viele Leute, die Quantencomputer vorführen, die angeblich Algorithmen ausführen, die nicht ganz so offensichtlich saubere Demonstrationen sind, aber wir haben seit langem nichts mehr zur Faktorisierung gesehen. Ich werde glauben, dass es echten Fortschritt im Quantencomputing gegeben hat, wenn wir anfangen, größere Zahlen in sauberen, nicht manipulierten Demonstrationen von Shors Algorithmus zu sehen. Ich werde glauben, dass wir echten Fortschritt gemacht haben, wenn wir vierstellige Zahlen, das heißt, Zahlen in den Tausenden, faktorisieren können. Selbst eine Demonstration von etwas, das eine viel größere zweistellige Zahl als 15 faktorisieren könnte, wäre willkommen. Allerdings ist keine Maschine, die das kann, wirklich am nahen Horizont. Nun, Codes zu knacken erfordert Maschinen, die mit Zahlen von *Tausenden* von Ziffern umgehen können, aber wir haben nicht einmal dreistellige Zahlen in Sicht (oder sogar die meisten zweistelligen Zahlen). Also ist mein persönlicher Maßstab, auch nur ein wenig Fortschritt in dieser Hinsicht zu sehen. Ruf mich zurück, wenn wir Quantencomputer haben, die (sagen wir) 323 erfolgreich faktorisieren können, in einer sauberen, nicht manipulierten Demo von Shors Algorithmus, die jede zusammengesetzte Zahl ähnlicher Größe behandeln könnte. Bis dahin denke ich nicht, dass es viel Interessantes gibt, zumindest nicht für mich.

(Übrigens, ich möchte nicht den Eindruck erwecken, dass ich denke, Quantencomputing sei unmöglich oder so. Ich sage nur, dass aus meiner Sicht der jüngste Fortschritt nicht offensichtlich war und wir immer noch weit davon entfernt sind, einfache Probleme wie das Faktorisieren von Zahlen damit zu lösen.)

Übrigens bedeutet das auch nicht, dass Unternehmen wie Google töricht sind, wenn sie reine Forschung im Bereich der Quantencomputing betreiben. Ich denke, dass es sich lohnt, daran zu arbeiten. Es hat nur keine unmittelbare praktische Anwendung. Es könnte auch sein, dass die NSA oder andere ähnliche Organisationen in diesem Problem größere Fortschritte gemacht haben als die offene Forschungswelt, aber offensichtlich ist das keine Information, auf die ich Zugriff hätte. Schließlich bedeutet das nicht, dass die Forschung an postquantum-kryptografischen Algorithmen eine schlechte Idee ist.

In meinem ursprünglichen Beitrag oben habe ich vermieden zu erwähnen, wie schwierig die Skalierungsprobleme sind. Hauptsächlich habe ich mich nur auf die Tatsache konzentriert, dass keine Skalierung tatsächlich stattgefunden hat. Und um sicherzugehen, dass irgendwann die Fehlerkorrekturmaßnahmen auftauchen werden. Aber die Skalierung zur Faktorisierung ernsthafter Zahlen wird nicht am Tag danach geschehen.

@defendtheworld Also gut, nochmal: Ich werde anfangen zu glauben, wenn ich sehe, dass die Technologie über das Faktorisieren von 15 hinausgeht. Und ja, das bedeutet, dass bereits eine enorme Menge an Arbeit geleistet wurde, aber es wird auch eine enorme Menge an Arbeit übrig bleiben.