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諾貝爾物理獎–量子電腦與國家機密
2015/10/27
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量子力學、量子電腦,這兩個聽起來有些遙遠的學術名詞,其實和國安機密和網路銀行有關?這些機密只要連上網路,就需要加密,而量子電腦竟然能在一秒就內解密。箇中原理為何呢?量子電腦的發展會不會讓我們的機密被駭客駭光光?一起來聽聽看本次的《科學三分鐘》。
 
 
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
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