Žili jsme v době analogové. Žijeme v době digitální. A budeme žít v době kvantové. Kvantové technologie představují důležitou výzkumnou oblast, která v budoucnu přinese revoluční změny. O kvantovém počítači se mluví už několik let, ale Samsung nedávno představil také kvantový smartphone. Jak funguje? V čem je lepší, než běžný mobil? A budou telefony v budoucnu vybaveny i neomezenou kvantovou baterií?
Kvantová fyzika a její praktické využití
Kvantová fyzika je soubor fyzikálních teorií, které spolu s teorií relativity ve 20. století zásadně změnily tehdejší pohled na fungování světa. Zatímco teorie relativity se zabývá především velkými celky, kvantová fyzika se zaměřuje na elementární částice, jako jsou elektrony a fotony. Kvantové počítače a další technologie využívají specifické vlastnosti kvantových částic k práci s daty a k jejich zpracování.
Elementární částice mohou díky fenoménu zvanému kvantová koherence existovat ve více stavech současně, což umožňuje provádět mnoho výpočtů najednou. Pro lepší představu – zatímco klasický počítač pracuje s daty postupně, kvantový počítač dokáže díky souběžnému zpracování tisíců čísel v jedné chvíli vyřešit složité problémy mnohem rychleji. Kvantová fyzika je teprve v plenkách, a pro běžné smrtelníky jen těžko pochopitelná – nám zkrátka stačí vědět, že malý počet částic, např. elektronů, dokáže nést nepředstavitelné množství informací.
Co je to kvantový smartphone a co všechno umí?
Kvantový smartphone nabízí vysokou úroveň zabezpečení díky kvantovému generátoru náhodných čísel, který je do telefonu zabudován ve formě maličkého čipu. Tento čip generuje nepředvídatelná čísla, a posiluje tak šifrování a zabezpečení citlivých dat, jako jsou otisky prstů či skeny obličeje. Tato technologie chrání uživatele při procesech přihlašování, placení, nebo generování jednorázových hesel. Náhodně generovaná čísla je téměř nemožné prolomit, a data uživatelů jsou díky tomu v bezpečí.
Samsung představil první kvantový smartphone
V roce 2020 představila společnost Samsung ve spolupráci s korejským operátorem SK Telecomašvýcarskou společností ID Quantique smartphone Galaxy A Quantum, který přináší dodatečnou vrstvu zabezpečení pomocí čipu s kvantovým generátorem náhodných čísel. V podstatě se jedná o rebrand modelu Galaxy A71 5Gs přidaným kvantovým čipem. Čip S2Q000 o rozměrech 2,5 x 2,5 mm pomáhá uživatelům chytrých telefonů bezpečně využívat například mobilní platby generováním nepředvídatelných náhodných čísel.
V srpnu 2024 uvedl Samsung nový „kvantový“ smartphone Galaxy Quantum5. Na první pohled zcela běžný smartphone odpovídá standardnímu modelu Galaxy A44. Všechny specifikace jsou stejné, ale přesto je zde jedna věc navíc, díky které si výrobce může dovolit použít označení kvantový – mobil má navíc čip S2Q000, sloužící pro generování náhodných čísel. Čísla se následně používají pro šifrování a zabezpečení citlivých dat.
Jak funguje kvantový smarthpone?
Kvantové smartphony si své označení vysloužily díky speciální součástce – čipu, který slouží jako kvantový generátor náhodných čísel (Quantum Random Number Generator, zkratka QRNG). Kvantové počítače a mobily jsou proto schopny generovat zcela náhodná čísla, díky čemuž jsou jejich bezpečnostní klíče téměř neprolomitelné. Generátory náhodných čísel nejsou nic neobvyklého, pro účely zabezpečení se hojně využívají, ovšem u řady z nich má generování „náhodných čísel“ určité zákonitosti, které hackerům umožňují prolomení bezpečnostních algoritmů.
Kde si lze koupit kvantový smartphone?
Kvantový mobil, který je výsledkem spolupráce švýcarské jedničky v oblasti kvantové kyberbezpečnosti, technologického giganta Samsung a korejského operátora SK Telecom, si prozatím můžete pořídit pouze v Koreji. Jeho cena se pohybuje kolem 618 000 jihokorejských wonů, což je v přepočtu asi 10 600 korun. Prozatím není jasné, zda dojde k jeho rozšíření i na globální trh, u předchozích modelů se tak nestalo.
Telefon s kvantovou baterií by nepotřeboval nabíjet
Nejen telefony by mohla obohatit tzv. kvantová baterie. V mžiku nabitá, s dnes nepředstavitelnou kapacitou – takové jsou přísliby kvantové baterie, která by pro ukládání energie využívala kvantové jevy, jako je provázanost a superpozice. V současné době se začíná pracovat na jejím vývoji, a pokud budoucí experimenty potvrdí její potenciál, mohla by způsobit převrat v našem uvažování o skladování energie.
Problém však spočívá v křehkosti kvantových stavů, které jsou snadno narušovány interakcí s vnějším okolím. Vědci se tak nyní snaží navrhnout efektivní ochranné „pouzdro“ pro kvantovou baterii, které by chránilo její křehký stav před vnějšími vlivy. Pokud by se v blízké budoucnosti přece jen podařilo vyvinout kvantovou baterii, její počáteční využívání by směřovalo do oblasti fotovoltaiky.
Kvantové počítače jsou dalším krokem kvantové revoluce
Největším krokem kvantové revoluce by měly představovat kvantové počítače, které kromě klasické fyziky využívají i principy fyziky kvantové. O vytvoření funkčního kvantového počítače se vědci z celého světa snaží už od 80. let minulého století.
Podle některých odhadů by jich do roku 2030 mělo být v provozu až 5000, nicméně skutečně přínosných kvantových počítačů s potřebným softwarem se dočkáme až mezi lety 2035-2050. Kvantové počítače by díky efektivním qubitům (kvantový ekvivalent klasických bitů) měly podstatně zrychlit některé typy výpočtů, zejména ty, které klasické počítače řešit neumí.
Kvantový počítač představuje riziko pro naše citlivá data
Ačkoliv se vědecká obec dalšího kroku kvantové revoluce nemůže dočkat, odborníci na kybernetickou bezpečnost z celého světa bijí na poplach. Kvantové počítače by totiž mohly využívat vybrané kvantové algoritmy, které dokážou snadno prolomit bezpečnostní algoritmy současné kryptografie.
Podle odborníků by například Shorův nebo Groverův algoritmus umožňoval útoky na asymetrické algoritmy, které slouží k ověřování podpisů, ochraně kryptoměn a šifrování komunikace. Kryptografie proto musí v nejbližší době přijít s kvantově bezpečnými algoritmy, které budou odolné vůči útokům kvantových počítačů.
Zdroje: Alza.cz, Dotekomanie.cz, iDnes.cz, IDQuantique.com, Otechnice.cz, Polytechnique insights, ProID.cz
Sára Aiblová je studentkou brněnské právnické fakulty. Kromě práva se zajímá o psychologii, kulturu a cestování. Baví ji prozkoumávat aktuální témata ze světa technologií či wellness a předávat je čtenářům.
