[Talk](https://www.youtube.com/watch?v=zhXTtNsSrWU) holdt på Simula Quantum Event, [[12024-03-12]] på engelsk, [[Sikkerhetsfestivalen'24]] [[12024-08-27]], på norsk. ### Tittel Norsk: Kvantedatamaskinen – Revolusjon eller Apokalypse? Engelsk: Quantum Computing – Revolution or Apocalypse? #### Sammendrag Kvantedatamaskinene kommer: Forskningslaber, private selskaper og statlige aktører verden rundt står nå i et teknologikappløp for å bli de første til å bygge en kvantedatamaskin stor nok og stabil nok til å gjennomføre beregninger som til nå har vært praktisk umulige. Men hvilke beregninger er egentlig dette? Er det sant at kvantedatamaskinen vil muliggjøre utviklingen av ny teknologi? Akselerere det grønne skiftet? Revolusjonere kunstig intelligens? Og hva er egentlig disse ryktene om at kvantedatamaskiner vil knekke all kommunikasjonssikkerheten vår, og dermed true hele den digitale infrastrukturen vi har bygget opp de siste tretti årene? #### Key takeaways Hva kvantedatamaskiner er, hva kvantedatamaskiner kan gjøre, og hva kvantedatamaskiner ikke kan gjøre. #### Outline Gi en kort, intuitiv introduksjon av kvantedatamaskinen, og hvorfor de er så vanskelig å konstruere; de er *ikke* en super-parallelisert-computer som bare kan regne ut alt ved å prøve alle svar i parallell; eksisterer mye hype rundt de, og mange påstander mangler rot i dagens forståelse av kvantealgoritmer (eksempler: logistikk, optimering, maskinlæring—med et viktig unntak!). Opprinnelig motivasjon av Feynman: Simulere kvantefysikken selv—dette er fortsatt en av de viktigste anvendelsene (eksempler: materialdesign, kjemi, biologi, og grunnleggende fysikk—hvis kvantedatamaskinen skal revolusjonere det grønne skiftet, må det skje her); Shor kickstartet kappløpet med oppdagelsen av algoritmen sin på nittitallet. (Hvorfor ble nasjoner verden over plutselig interessert i å funde denne utviklingen? Noe å tenke på.) Sånn cirka hvor mange qubits trenger man for å knekke RSA? Og hvor er vi i dag? Når (sånn cirka) tror jeg at vi kommer til å komme dit? Og fins det en kur? (Svar: Ja, PQC, se egne talks om dette.) ### Engelsk #### Abstract > The quantum computers are coming: Research labs, private companies, and state actors across the world are today locked in a race to see who will be the first to build a quantum device large and stable enough to perform computations that have until now been impossible. But what are these computations, exactly? Is it true that quantum computers will unlock a path to novel technologies? Accelerate the green shift? Revolutionize artificial intelligence? And what is up with all these rumours that quantum computers will destroy our digital security, and thus threaten the entire online infrastructure we have built up over the past three decades? **400 char version** > The quantum computers are coming: Research labs, private companies and state actors across the world are today locked in a race to see who will be the first to build the first large-scale quantum device. But what can they do, exactly? Is it true that they will revolutionize finance, technology, the green shift, and AI? And what is up with the rumours that they will destroy our digital security? #### Bio > I am a post-doc in cryptology at the Department of Mathematical Sciences (IMF) at NTNU. Here, I am part of the NTNU Applied Cryptology Lab (NaCl), where I research the provable security of quantum-safe cryptographic protocols. I received my PhD in cryptography in 2023, and before that my master's degree in theoretical physics in 2017, at the University of Bergen. ### Struktur 1. News headlines 1. «’Has Potential To Change Almost Everything’: Scienticsts To Channel Quantum Power» 2. «Google launches $5m prize to find actual uses for quantum computers» 3. «Maskiner som denne kan drepe internett» 2. Often heard 1. «Now that Moore’s Law is Reaching Its Physical Limit, we need Quantum Computers to Continue The Trend» 2. «Quantum Computers Can Instantly Solve Hard Problems by Trying All Solutions In Parallel.» 3. «Quantum Computers will Accelerate the Green Energy Transition» 4. «Quantum Computers will Revolutionize Artificial Intelligence» 5. «Quantum Computers can Break Any Code» 6. All false/unjustified statements! … But each based on a Grain Of Truth 3. The Quantum Computer 1. Fridge 2. Bit 3. Byte 4. Qubit - [[Kvantesuperposisjon]] 5. Qubyte? [[Sammenfiltring]] 4. «Now that Moore’s Law is Reaching Its Physical Limit, we need Quantum Computers to Continue The Trend» 1. [[Moores lov]] 2. Grain of truth: Quantum computers do not face the same physical limits… 3. Problem: Quantum computers are not just «better computers» 4. Also: Quantum computers face *other* (but related) physical challenges –> [[Kvantefeilkorrigering]] 5. «Quantum Computers Can Instantly Solve Hard Problems by Trying All Solutions In Parallel.» 1. Grain of truth: [[Grovers algoritme]] 2. Problem: Not exactly instant… 6. «Quantum Computers will Accelerate the Green Energy Transition» 1. Grain of truth: [[Kvantesimulering]] could open paths to new technologies 2. Eksempler: 1. [[Grønn kunstgjødselproduksjon]]? 2. Better batteries? 3. [[Romtemperatur-superledere]]? (The Holy Grail) 7. «Quantum Computers will Revolutionize Artificial Intelligence» 1. Grain of truth: Mange lovende [[Kvantemaskinlæring]]-algoritmer opp gjennom årene. 2. Problem: Every time, a classical algorithm was then found that does the same job. 1. [[Dekvantisering]], som kickstartet av [[Ewin Tang]]. 3. Silver lining: [[Kvantemaskinlæring av kvantedata]] 8. «Quantum Computers can Break Any Code» 1. Simply *false* (se e.g. [[One-Time Pad]] for *bevisbart* sikker, eller [[AES]] for uknekt). 2. But Big Grain of Truth: Quantum computers break *all* popular choices of [[Asymmetrisk kryptografi]] in use since the 80s! 3. (Yes, that includes Bitcoin/Ethereum) 9. [[Shors algoritme]] 1. Discovered in 1994 2. Kickstarted a race (why?) 3. $n \rightarrow p\cdot q$ 4. Breaks: 1. [[RSA]] 2. [[Diffie-Hellman]] 3. EC-DSA 4. … and more 10. So when is the Quantum Apocalypse? 1. ![[IMG_0526.jpeg]] 11. Tl;Dr 1. As far as we know, quantum computers will be good for *two things*: 1. [[Kvantesimulering]] 2. Bryte [[Asymmetrisk kryptografi]] 2. Solution: go back to only [[Symmetrisk kryptografi]]? 3. No! New quantum-safe asymmetric alternatives on the horizon: [[Postkvantekryptografi]] 4. Questions? –> [email protected] ### Ting å legge til hvis jeg får 45 eller 60 min - NISQ-era algoritmer og flate platåer - Hva hvis det viser seg at kvantedatamaskiner knekker *all* asymmetrisk krypto? ([[MiniQCrypt]]) - Har fortsatt signaturer! - Kombinere med [[Kvante-nøkkelutvidelse]]? - Hva vil *jeg* bruke kvantedatamaskiner til? - QCD + AdS/CFT = Quantum Gravity - [Video](https://www.youtube.com/watch?v=hwTyj2MVy7E) av nøytrale atomer som kjører feilkorrigering.