Một bài nghiên cứu mới gây tranh cãi đã chứng minh rằng các thành tựu phân tích thừa số lượng tử hiện tại có thể được tái tạo bằng công nghệ từ hàng thập kỷ trước, bao gồm máy tính gia đình VIC-20 từ năm 1981, bàn tính, và thậm chí cả một chú chó. Lời phê bình hài hước nhưng sắc bén này làm nổi bật khoảng cách giữa những lời hứa của điện toán lượng tử và hiệu suất thực tế trong các ứng dụng mật mã.
So sánh Cổ điển vs Lượng tử:
- VIC-20 (1981): Bộ xử lý 6502, RAM 4KB
- Có thể tái tạo các kỷ lục phân tích thừa số lượng tử hiện tại
- Bàn tính: Tính toán số bằng thao tác thủ công
- Tỷ lệ thành công cho việc chọn thừa số 5-bit ngẫu nhiên: 40%
- Xác suất thành công của thuật toán Shor: 50% mỗi vòng
Tiến Bộ Phân Tích Thừa Số Lượng Tử Hiện Tại Vẫn Còn Hạn Chế
Các cột mốc phân tích thừa số trong lĩnh vực điện toán lượng tử kể một câu chuyện khiêm tốn đáng ngạc nhiên. Kể từ khi Peter Shor đề xuất thuật toán lượng tử nổi tiếng của mình vào năm 1994, các triển khai thực tế chỉ thành công phân tích được các số nhỏ: 15 vào năm 2001, 21 vào năm 2012, và một nỗ lực phân tích số 35 thất bại vào năm 2019. Cộng đồng nghiên cứu đã lưu ý rằng những thành tựu này có thể được sánh bằng bởi máy tính cổ điển với tài nguyên tính toán tối thiểu, đặt ra câu hỏi về ý nghĩa thực tiễn của những đột phá lượng tử này.
Những tuyên bố gần đây về việc phân tích các số RSA-2048 đã gây ra các cuộc tranh luận trong cộng đồng khoa học về việc liệu có thực sự xảy ra phân tích thừa số lượng tử có ý nghĩa hay không. Các cuộc thảo luận tiết lộ những lo ngại đang diễn ra về việc xác minh và tính xác thực của các thành tựu điện toán lượng tử, đặc biệt khi các thông báo thiếu bằng chứng rõ ràng về lợi thế lượng tử so với các phương pháp cổ điển.
Dòng thời gian Phân tích Thừa số Lượng tử:
- 1994: Peter Shor đề xuất thuật toán phân tích thừa số lượng tử
- 2001: IBM thành công phân tích thừa số của 15 bằng máy tính lượng tử
- 2012: Đạt được phân tích thừa số của 21 (11 năm sau đó)
- 2019: Thất bại trong nỗ lực phân tích thừa số của 35
- 2024: Những tuyên bố gây tranh cãi về việc phân tích thừa số RSA-2048
Thách Thức Triển Khai Kỹ Thuật và Phản Ứng Của Cộng Đồng
Cộng đồng nghiên cứu điện toán lượng tử ngày càng chuyển hướng khỏi các cuộc thử nghiệm phân tích thừa số, nhận ra những hạn chế của các phương pháp hiện tại. Thay vào đó, các nhà nghiên cứu đang tập trung vào các ứng dụng như tính toán hóa học lượng tử và dự đoán cấu trúc phân tử sinh học, có thể mang lại lợi ích thực tiễn hơn trong thời gian tới.
Tuy nhiên, một số chuyên gia đặt câu hỏi liệu những ứng dụng thay thế này có biện minh cho các khoản đầu tư khổng lồ vào điện toán lượng tử hay không. Vấn đề phân tích thừa số vẫn hấp dẫn vì những tác động tiềm năng đến mật mã, mặc dù việc triển khai thành công chủ yếu sẽ có lợi cho các cơ quan chính phủ và tổ chức an ninh hơn là các ứng dụng thương mại.
Tiêu Chuẩn Đánh Giá Được Đề Xuất:
- Kích thước thừa số tối thiểu: 64 bit (quá lớn so với khả năng hiện tại)
- Mốc thay thế: cặp số nguyên tố 5-bit {17,19,23,29,31}
- Tiêu chuẩn tốt hơn: số nguyên tố 8-bit để phân biệt với việc tạo ngẫu nhiên
- Dạng Chuẩn Callas : p = 2^n - 1 và q = 2^m + 1
Tiêu Chuẩn Đánh Giá và Hướng Phát Triển Tương Lai
Nghiên cứu đề xuất các tiêu chí đánh giá mới cho các tuyên bố phân tích thừa số lượng tử, gợi ý rằng tiến bộ có ý nghĩa nên bao gồm việc phân tích tích của các số nguyên tố lớn hơn thay vì các hợp số nhỏ được chọn cẩn thận được sử dụng trong các cuộc thử nghiệm hiện tại. Các cuộc thảo luận cộng đồng cho rằng các thừa số nguyên tố 64-bit hoặc thậm chí 8-bit sẽ cung cấp các điểm chuẩn tốt hơn để phân biệt tính toán lượng tử thực sự với việc tạo số ngẫu nhiên.
Cách tiếp cận châm biếm của bài báo, bao gồm một chú chó làm đồng nghiên cứu, nhấn mạnh nhu cầu của lĩnh vực này về các tiêu chuẩn nghiêm ngặt hơn và đánh giá trung thực về khả năng hiện tại. Như một nhà nghiên cứu đã lưu ý trong công trình liên quan, các mạch lượng tử tham gia vào một số nỗ lực phân tích thừa số tạo ra đầu ra bị nhiễu quá mức đến mức việc thay thế chúng bằng máy tạo số ngẫu nhiên vẫn duy trì hiệu suất tương đương.
Lĩnh vực điện toán lượng tử tiếp tục tiến bộ trong phát triển phần cứng và sửa lỗi, nhưng ứng dụng phân tích thừa số ban đầu thúc đẩy nhiều sự quan tâm và tài trợ vẫn còn khó nắm bắt. Khoảng cách giữa tiềm năng lý thuyết và thành tựu thực tiễn này tiếp tục định hình các cuộc thảo luận về lộ trình thời gian và tính hữu dụng cuối cùng của điện toán lượng tử.
Tham khảo: Replication of Quantum Factorisation Records with an 8-bit Home Computer, an Abacus, and a Dog