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諾貝爾物理獎–量子電腦與國家機密

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2012年諾貝爾物理獎，頒發給法國的哈洛許和美國的溫藍德，兩位學者的研究都跟量子力學有關。透過他們的研究，和創新的實驗方法，未來甚至可能發展出實用的新型超速電腦，所謂的量子電腦。請聽以下的科學三分鐘，與您分享今天的主題：量子電腦與國家機密。

您知道國家機密和您的網路銀行密碼，是如何保密的嗎？

在談今年的諾貝爾物理獎之前，我們可以先從一個例子，看看量子電腦的威力有多大。不管是銀行還是國安系統，只要連上網路，就需要加密進行保護。目前的加密方法，主要是使用一套叫做RSA的密碼系統，它的原理是數學的因數分解。

比方對15做因數分解，您一定馬上想到3乘5，沒錯，如果要把15分解成兩個質數的乘積，3乘5是唯一的答案。但如果是一個非常、非常大的數字，要找到它是哪兩個質數的乘積，就十分困難了。RSA密碼就是用這個原理來保密，讓駭客即使攔截到傳輸的資料，還是解不開。舉例來說，就算用了每秒運算一兆次的超級電腦，要解開某個密碼也需要十五萬年。

但是，根據1994年，數學家秀爾發表的量子電腦演算法，解開同樣的問題，卻只要不到一秒鐘。這點，讓銀行和國防單位非常緊張，幸好量子電腦目前還沒有真正實用化。那麼，為什麼量子電腦的運算這麼快呢？

簡單地說，用古典物理學架構的電腦，它的位元只能是0或1。但是以量子物理學為基礎發展的電腦，它的量子位元處於所謂的「疊加狀態」，勉強可以比喻為一部分是0，一部分是1，這讓它能夠同時處理的資料，比傳統電腦多出很多。因此，如果能運用許多的量子位元，就可能做出運算效能超強的量子電腦。

今年的兩位諾貝爾物理獎得主，哈洛許和溫藍德，就是用不同的實驗方法，分別讓光子和離子在特殊的條件下，展現出量子的「疊加狀態」。這可以說是發展量子電腦關鍵的一步，意義重大。

這下您或許會擔心，等量子電腦發展出來，國家機密跟您的銀行密碼都可能要外洩了！其實不必恐慌，因為設計密碼的人，也可以使用量子電腦，編寫出更難破解的密碼。這也是科學最有趣的地方。

今天的科學關鍵字，就是

量子電腦　Quantum Computer

您可以透過這個關鍵字，進一步查詢或做延伸閱讀。

【本單元由行政院國家科學委員會補助製播】
2012-11-04 16:55:00播出

量子電腦(14) 密碼(7) 量子力學(11)

諾貝爾物理獎–量子電腦與國家機密

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