Kvanttitietokone hajoaa kosmiseen säteilyyn

Samankaltaisesta ilmiöstä on kysymys mutta kvanttitietokoneessa siinä on pieni tvisti.

Erona on se, että tavallisissa tietokoneissa kosminen säteily ja ylipäätään ionisoiva säteily tuottaa hyvin paikallisen häiriön eli flippaa yksittäisen tai korkeintaan pari yksittäistä bittiä muistissa, rekisterissä tai jossakin logiikkaelimessä. Hiukkasen osuma aiheuttaa puolijohteessa ionisaatiota eli tuottaa ryöpyn varauksenkuljettajia. Nuo varauksenkuljettajat eivät pääse syntymäseudultaan liikkumaan eristäviä kerroksia kauemmas mikä rajaa säteilytapahtuman vaikutukset. Osuman aiheuttamat mekaaniset värähtelyt eivät vaikuta puolijohteeseen niin paljoa että sillä olisi merkitystä.

Kvanttitietokoneessa hiukkasen osuma tuottaa ionisaation lisäksi mekaanisia värähtelyitä (se kvasihiukkanen), jotka värähtelyt itsessään riittävät sotkemaan kubittien arvot. Mekaaninen värähtely valitettavasti ei pysähdy sähköeristeen kohdalle vaan etenee eristekerrosten lävitse ja siksi pääsee tuottamaan ongelmia laajalla alueella. Nykyisissä kvanttitietokoneissa vierekkäisten kubittien välinen mekaaninen kytkentä on liian voimakas ja siihen asiaan on pakko tulla muutosta.

Jokainen kerrostalossa asunut tuntee tämän saman ongelman. Asuntojen väliset seinät ja rakenteet eivät tarpeeksi vaimenna melua eli yhden asunnon värähtelyt kiusaavat hyvin monen naapuriasunnon asukkaiden elämää.

Huonoista materiaaleista tuleva alfasäteily pilasi aikanaan paljon nimenomaan muistipiireissä. Materiaalien vaihdolla saatiin tilannetta paremmaksi mutta kun viivanleveys kapenee niin yhä pienempi määrä energiaa riittää tuottamaan virheen.

Nyt jos kuluttajalaitteissa olisi vakiona ECC käytössä niin tämä ei olisi ongelma. Mutta kun virheenkorjausta ei käytetä kuin serverimuisteissa niin kohta olemme taas alkupisteessä viivanleveyden pienentyessä.

https://en.wikipedia.org/wiki/ECC_memory

Sen kyllä on oppinut jo aikaa sitten että lentokoneessa läppäriä käyttäessä kannattaa tallettaa tehty työ kohtuullisen usein ellei systeemi itsessään sitä tee. Yli kymmenen kilometrin korkeudella löytyy varsin iloisesti kosmisen säteilyn ilmakehästä irti potkimaa sekundäärisäteilyä eli myoneita ja neutroneita.

Anonyymi kirjoitti:

Huonoista materiaaleista tuleva alfasäteily pilasi aikanaan paljon nimenomaan muistipiireissä. Materiaalien vaihdolla saatiin tilannetta paremmaksi mutta kun viivanleveys kapenee niin yhä pienempi määrä energiaa riittää tuottamaan virheen.

Nyt jos kuluttajalaitteissa olisi vakiona ECC käytössä niin tämä ei olisi ongelma. Mutta kun virheenkorjausta ei käytetä kuin serverimuisteissa niin kohta olemme taas alkupisteessä viivanleveyden pienentyessä.

https://en.wikipedia.org/wiki/ECC_memory

Sen kyllä on oppinut jo aikaa sitten että lentokoneessa läppäriä käyttäessä kannattaa tallettaa tehty työ kohtuullisen usein ellei systeemi itsessään sitä tee. Yli kymmenen kilometrin korkeudella löytyy varsin iloisesti kosmisen säteilyn ilmakehästä irti potkimaa sekundäärisäteilyä eli myoneita ja neutroneita.

Lue lisää

Alfasäteily pysähtyy ihan mihin vain, vaikka olisi miten suuritehoista.

Anonyymi kirjoitti:

Huonoista materiaaleista tuleva alfasäteily pilasi aikanaan paljon nimenomaan muistipiireissä. Materiaalien vaihdolla saatiin tilannetta paremmaksi mutta kun viivanleveys kapenee niin yhä pienempi määrä energiaa riittää tuottamaan virheen.

Nyt jos kuluttajalaitteissa olisi vakiona ECC käytössä niin tämä ei olisi ongelma. Mutta kun virheenkorjausta ei käytetä kuin serverimuisteissa niin kohta olemme taas alkupisteessä viivanleveyden pienentyessä.

https://en.wikipedia.org/wiki/ECC_memory

Sen kyllä on oppinut jo aikaa sitten että lentokoneessa läppäriä käyttäessä kannattaa tallettaa tehty työ kohtuullisen usein ellei systeemi itsessään sitä tee. Yli kymmenen kilometrin korkeudella löytyy varsin iloisesti kosmisen säteilyn ilmakehästä irti potkimaa sekundäärisäteilyä eli myoneita ja neutroneita.

Lue lisää

Jostain ihmeen syystä mitään käytännön ongelmia ei ole tullut, vaikka mikropiirien transistorimäärä on paljon yli tuhatkertaistunut. Samoin taajuudet. Ennusteet menivät totaalisesti pieleen.

Muistan hyvin ajan, jolloin tietokoneissa oli aina erillisiä muistikortteja. Usein koko hyllyllinen. Nyt usein riittää kaksi muistikampaa ja muistia saadaan niillä satakertainen määrä. Osumapinta-ala on kutistunut murto-osaan. Ei tietysti selitä paljoakaan.

Anonyymi kirjoitti:

Alfasäteily pysähtyy ihan mihin vain, vaikka olisi miten suuritehoista.

Mitä tekee pysähtyessään? Kerro vaihtoehdot.

Anonyymi kirjoitti:

Alfasäteily pysähtyy ihan mihin vain, vaikka olisi miten suuritehoista.

Alfasäteily pysähtyessään luovuttaa kaiken jäljellä olevan energiansa hyvin lyhyelle eli muutaman kymmenen mikrometrin matkalle. Siksi samalla energialla soluun osuva gammasäteily (matala LET) tuottaa 1 Gy absorboituneella annoksella vain 1 Sv biologisen annoksen ja sama määrä alfasäteilyä (korkea LET) tuottaakin 20 Sv biologista annosta.

Jos kosmisen säteilyn alfahiukkasella (heliumydin) on energiaa tavanomaisen 5 MeV sijaan esimerkiksi 50 MeV niin sen kantama aineessa on satakertainen eli millimetrejä. Jos energiaa olisi 500 MeV niin kantama olisi kymmentuhatkertainen eli kymmenien mikrometrien sijaan sellainen heliumioni puskee lävitse 10cm paksuisesta alumiinikerroksesta. Jossakin 5 GeV yläpuolella alkaa läpäisykyky olla suoraan verrannollinen raskaan ionin energiaan.

Asian voi tarkistaa esimerkiksi kirjasta Glenn F. Knoll: Radiation detection and measurement luku Interactions of heavy charged particles.

Anonyymi kirjoitti:

Alfasäteily pysähtyessään luovuttaa kaiken jäljellä olevan energiansa hyvin lyhyelle eli muutaman kymmenen mikrometrin matkalle. Siksi samalla energialla soluun osuva gammasäteily (matala LET) tuottaa 1 Gy absorboituneella annoksella vain 1 Sv biologisen annoksen ja sama määrä alfasäteilyä (korkea LET) tuottaakin 20 Sv biologista annosta.

Jos kosmisen säteilyn alfahiukkasella (heliumydin) on energiaa tavanomaisen 5 MeV sijaan esimerkiksi 50 MeV niin sen kantama aineessa on satakertainen eli millimetrejä. Jos energiaa olisi 500 MeV niin kantama olisi kymmentuhatkertainen eli kymmenien mikrometrien sijaan sellainen heliumioni puskee lävitse 10cm paksuisesta alumiinikerroksesta. Jossakin 5 GeV yläpuolella alkaa läpäisykyky olla suoraan verrannollinen raskaan ionin energiaan.

Asian voi tarkistaa esimerkiksi kirjasta Glenn F. Knoll: Radiation detection and measurement luku Interactions of heavy charged particles.

Lue lisää

Riittääkö alfa-hiukkasten torjumiseen vaikka pelkkä tietokonekotelon puolen mm:n pelti? Jos tuo olisi tiedetty 40 vuotta sitten, ei ongelmaa olisi tarvinnut murehtia lainkaan.

Ja jos kerrostaloissa on paksut betoniset katto/lattialaatat, niin niiden läpi ei pääse yhtään alfa-hiukkasta. Vai pääseekö kuitenkin aina joku triljoonista yrittäjistä?

Anonyymi kirjoitti:

Riittääkö alfa-hiukkasten torjumiseen vaikka pelkkä tietokonekotelon puolen mm:n pelti? Jos tuo olisi tiedetty 40 vuotta sitten, ei ongelmaa olisi tarvinnut murehtia lainkaan.

Ja jos kerrostaloissa on paksut betoniset katto/lattialaatat, niin niiden läpi ei pääse yhtään alfa-hiukkasta. Vai pääseekö kuitenkin aina joku triljoonista yrittäjistä?

Lue lisää

Alfasäteily on paikallinen ongelma eli se syntyi muistipiirien itsensä keraamisessa materiaalissa. Ne alfahiukkaset jotka vapautuivat keramiikan pinnassa juuri muistipiirin puolijohdepalasen ala- tai yläpuolella pääsivät osumaan puolijohteeseen ja aiheuttamaan ongelmia.

Ulkopuolelta tuleva radioaktiivisen hajoamisen (esim radon) tuottama alfasäteily ei piirien sisälle yllä vaan vaimenee ilmassa ja kotelomateriaalissa. Tuollaiset 5 MeV alfahiukkaset kantavat ilmassakin vain alle 5 cm matkan.

Kosmisen säteilyn myonien kannalta katsottuna kerrostalon laatat vaimentavat vähän. Kosmisen säteilyn voimakkuus pienenee karkeasti ottaen ehkä viidesosaan noin 30 metriä paksun vesikerroksen tai 10 metriä paksun maa/betonikerroksen matkalla. Ja kun säteilyä tulee ylhäältäpäin myös vinossa kulmassa niin pelkkä yläpuolinen kerrostalo ei siltä riitä kvanttitietokonetta suojaamaan.

Anonyymi kirjoitti:

Alfasäteily pysähtyy ihan mihin vain, vaikka olisi miten suuritehoista.

"Alfasäteily pysähtyy ihan mihin vain, vaikka olisi miten suuritehoista."

Kyse taisi olla siitä että kun muistipiirejä pakattiin keraamiseen materiaaliin niin materiaalin puhtauteen ei aluksi osattu kiinnittää tarpeeksi huomiota. Jos siihen oli jäänyt alfasäteilyn lähteitä, saattoi bitti kaatua kuin sopivan huono tuuri kävi.

Vanhemman aineiston kryptauksen murtamiseen on niin suurta tarvetta, että kvanttitietokoneet satavarmasti tulevat olemaan esillä jatkossakin. Siksi USA, Kiina ja Venäjä keräävät tällä hetkellä netistä niin paljon materiaalia kuin mahdollista. Kun ne arvelevat voivansa lähitulevaisuudessa murtaa nykyiset kvanttikoneella murrettavissa olevat kryptausmenetelmät ja vielä hyödyntää vanhaa tietoa.

Anonyymi kirjoitti:

Vanhemman aineiston kryptauksen murtamiseen on niin suurta tarvetta, että kvanttitietokoneet satavarmasti tulevat olemaan esillä jatkossakin. Siksi USA, Kiina ja Venäjä keräävät tällä hetkellä netistä niin paljon materiaalia kuin mahdollista. Kun ne arvelevat voivansa lähitulevaisuudessa murtaa nykyiset kvanttikoneella murrettavissa olevat kryptausmenetelmät ja vielä hyödyntää vanhaa tietoa.

Lue lisää

Kyllä vanhoja salauksia saadaan jo nykyisinkin murrettua myös valtavalla määrällä tehokkaita prosessoreita. Ei niistä tarvitse muodostaa mitään kalliita supertietokoneita. Ei tarvita valtavia määriä muistia eikä prosessoreiden välillä tarvita nopeita tiedonsiirtokanavia. Prosessoreista voidaan karsia kaikki turha pois.

Esim. Intelillä on valtava määrä erilaisia Xeon -prosessoreita.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Intel_Xeon_processors

Eikä tuossa näy yhtään isoille asiakkaille räätälöityä erikoismalleja eikä kaikkia vain orjina toimivia piirejä. Jos tilaa miljoona piiriä, niin Intel suunnittelee ja valmistaa niille piirilevyt ja jäähdyttimet ja optimoi piirien liitännät. Bondataan ja testataan vain vaaditut ominaisuudet. Kaikki turha maskataan pois. Hinta laskee. Samoin tehonkulutus.

Koko ajan kehitetään uusia nopeampia algoritmeja isojen lukujen jakamiseksi tekijöihin. Eivät ne kaikki koskaan tule julkisuuteen. Isoja ohjelmistoa, joissa on valtava määrä (koko ajan kasvava) löydettyjä poikkeustapauksia.

Jos ja kun tiedetään miten vanhoissa salauksissa käytettyjä isoja alkulukua on muodostettu niitä myyvissä yrityksissä, niin purkaminen helpottuu merkittävästi. Eikä osa isoista käytetyistä "alkuluvuista" ole edes alkulukuja. Tätähän ei järkevään hintaan ole mitenkään pystytty varmistamaan. Jos toinen salauksessa käytetyistä isoista alkuluvuista onkin kahden ison alkuluvun tulo, niin purkamisaika putoaa tuhannes tai miljoonasosaan. Ei tietysti purkaudu, jos ei edes kokeile.

Mahdollisille kvanttikoneille ei jää 15...25 vuoden päästä juuri mitään "arvokasta" murrettavaa. Ja jos jäisikin, niin kyllä kvanttikoneiden tuloa vapaille markkinoille voidaan aina hidastaa.

Anonyymi kirjoitti:

Kyllä vanhoja salauksia saadaan jo nykyisinkin murrettua myös valtavalla määrällä tehokkaita prosessoreita. Ei niistä tarvitse muodostaa mitään kalliita supertietokoneita. Ei tarvita valtavia määriä muistia eikä prosessoreiden välillä tarvita nopeita tiedonsiirtokanavia. Prosessoreista voidaan karsia kaikki turha pois.

Esim. Intelillä on valtava määrä erilaisia Xeon -prosessoreita.

https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_Intel_Xeon_processors

Eikä tuossa näy yhtään isoille asiakkaille räätälöityä erikoismalleja eikä kaikkia vain orjina toimivia piirejä. Jos tilaa miljoona piiriä, niin Intel suunnittelee ja valmistaa niille piirilevyt ja jäähdyttimet ja optimoi piirien liitännät. Bondataan ja testataan vain vaaditut ominaisuudet. Kaikki turha maskataan pois. Hinta laskee. Samoin tehonkulutus.

Koko ajan kehitetään uusia nopeampia algoritmeja isojen lukujen jakamiseksi tekijöihin. Eivät ne kaikki koskaan tule julkisuuteen. Isoja ohjelmistoa, joissa on valtava määrä (koko ajan kasvava) löydettyjä poikkeustapauksia.

Jos ja kun tiedetään miten vanhoissa salauksissa käytettyjä isoja alkulukua on muodostettu niitä myyvissä yrityksissä, niin purkaminen helpottuu merkittävästi. Eikä osa isoista käytetyistä "alkuluvuista" ole edes alkulukuja. Tätähän ei järkevään hintaan ole mitenkään pystytty varmistamaan. Jos toinen salauksessa käytetyistä isoista alkuluvuista onkin kahden ison alkuluvun tulo, niin purkamisaika putoaa tuhannes tai miljoonasosaan. Ei tietysti purkaudu, jos ei edes kokeile.

Mahdollisille kvanttikoneille ei jää 15...25 vuoden päästä juuri mitään "arvokasta" murrettavaa. Ja jos jäisikin, niin kyllä kvanttikoneiden tuloa vapaille markkinoille voidaan aina hidastaa.

Lue lisää

Eikös nykysin AMD:n useista piipaloista muodostetuilla prosessoreilla saa enemmän tehoa ja vähemmän tehonkulutusta?

Ja jos samaan pakettiin tai kantaan saa integroitua myös vajaan gigatavun muistia, niin liitinnastojen määrä kutistuu murto-osaan ja piirilevystä tulee todella yksinkertainen ja sille voi sijoittaa vaikka kymmenen prosessoria jäähdyttimineen.

Vai tuleeko 64-bittinen Armv8 (tai 128-bittinen Armv9?) kaikkein halvimmaksi? Noistajan saa jo nyt integroitua vaikka mitä laskentapiirejä. Ja jatkossa paljon lisää. Pitää olla tietysti joku tarve ja riittävästi rahaa.

Anonyymi kirjoitti:

Vanhemman aineiston kryptauksen murtamiseen on niin suurta tarvetta, että kvanttitietokoneet satavarmasti tulevat olemaan esillä jatkossakin. Siksi USA, Kiina ja Venäjä keräävät tällä hetkellä netistä niin paljon materiaalia kuin mahdollista. Kun ne arvelevat voivansa lähitulevaisuudessa murtaa nykyiset kvanttikoneella murrettavissa olevat kryptausmenetelmät ja vielä hyödyntää vanhaa tietoa.

Lue lisää

Kuinka suuria kahden (lähes yhtäsuuren) alkuluvun tulosta muodostettuja lukuja nykyiset kvanttikoneet (prototyypit) pystyvät jakamaan tekijöiksi?

Joku voisi järjestää puolueettoman testitilanteen. Vähän alle 64-bittisiä (varmoja) alkulukuja voidaan muodostaa ongelmitta. Lukuja vähitellen kasvattamalla löytyy varmasti joku kohta, jossa oikeita ratkaisuja ei enää aina löydy. Kaikki väärät ratkaisut saadaan tietysti karsittua pois vaivatta, joten ne eivät paljoa haittaa, jos jossakin vaiheessa löytyy myös se oikeakin ratkaisu.

Koska saadaan kaikki tälläiset 128-bittiset luvut ratkaistua? Vai ollaanko jo lähellä 256-bittisiä lukuja? Miksei mitään kerrota uutisissa?

Shorin algoritmilla saatiin vuonna 2001 murrettua luku 15 ja vuonna 2011 luku 21.

Vuonna 2019 yritettiin lukua 35. Ei onnistunut. Mikähän oli yritysten määrä? Sarja jatkunee seuraavat 50 vuotta.

https://en.wikipedia.org/wiki/Shor's_algorithm

256-bittisiä prosessoreita on ollut pitkään. Varsinkin näytönohjaimissa. Mutta miten määritellään moniko bittinen on prosessori? On esim prosessoreita joissa on 512-bittinen osoiterekisteri.

"Pitkä vastaus: On olemassa muutamia suorittimen "määriä", jotka voidaan mitata biteillä. Riippuen siitä, mitä tarkoitat, "256/512/1024-bit" vaikuttaa eri tavalla.

Osoiteväylän leveys. Tämä on muistin indeksointiin käytettyjen osoitteiden bittien määrä, ja se korreloi suoraan sen kanssa, kuinka paljon muistia laitteesi voi käyttää. Ei ole olemassa massatuotettuja suorittimia, joissa on superleveät osoiteväylät, koska ei yksinkertaisesti ole monia tietokoneita, jotka kuluttaisivat läheskään enemmän muistia kuin mitä 64 bitin avulla voidaan osoittaa.

Tietoväylän leveys. Tämä on niiden bittien määrä, jotka siirretään kerralla prosessorin dataväylällä, joka siirtää dataa (ei osoitteita) prosessorin ja muistin välillä. Vastaus kysymykseesi: KYLLÄ! On GPU:ita, joissa on 128-, 256- ja jopa 512-bittiset dataväylät, joilla voidaan lukea valtavia tietomääriä kerralla.

Sisäinen ALU-leveys. Tämä viittaa niiden tietojen kokoon, joilla CPU:n aritmeettinen logiikkayksikkö (komponentti, joka todella suorittaa laskennan) toimii. Jälleen kerran, on joitain "64-bittisiä prosessoreita", jotka voivat toimia jopa 512-bittisten operandien kanssa samanaikaisesti! Intelin AVX-512-ohjesarja tekee juuri tämän. Huomaa, että nämä toiminnot eivät koske 512-bittisiä numeroita. pikemminkin ne toimivat useilla pienemmillä operandiilla (yleensä 32 tai 64 bittiä), jotka kaikki on pakattu yhteen suureen yksikköön suorituskyvyn parantamiseksi."