(usikker er en ugentlig klumme, der dykker ned i det hurtigt eskalerende emne cybersikkerhed.
Nylige gennembrud har ændret spørgsmålet om kvanteberegnings ankomst fra et "hvis" til "hvornår". De vil være i stand til at udføre en bestemt opgave i et tempo hundrede eller tusinder af gange bedre end klassiske computere, som til gengæld vil lade os forfølge løsninger på spørgsmål, der ikke kan løses med moderne metoder.
Moderne kryptering er et af disse spørgsmål. I øjeblikket beskyttet af primtal, som klassiske computere umuligt kan løse før universets varmedød, kan kryptering blive sprængt på vid gab af kvantekraften.
Relaterede
- Inde i det britiske laboratorium, der forbinder hjerner med kvantecomputere
- Forskere skaber 'manglende stiksavsstykke' i udviklingen af kvantecomputere
- Mød Silq: Det første intuitive programmeringssprog til kvantecomputere
Heldigvis er det et tveægget sværd. Kvantefysik kan også bruges til at gøre kryptering bedre og beskytte data mod både nuværende og fremtidige trusler. For at finde ud af, hvordan det virker, og om det er praktisk i dag, talte vi med John Prisco, CEO og President for
Quantum Xchange, det første fiberkvantenetværk tilgængeligt i USA.Digitale tendenser: Hvad gør kvantecomputere gode til at knække konventionel kryptering?
John Prisco, præsident og administrerende direktør for Quantum Xchange: Fordi kvantecomputeren ikke bruger bits, der er enten en eller nul. Faktisk bruger de fotoner, der kan være enere og nuller samtidigt. Det er bare en massiv parallel behandlingsevne, som en primær computer, som vi bruger i dag, ikke kan, fordi bits kun kan eksistere i enten en- eller nultilstand.
"Det egentlige mål er en kvante-prime-computer. Og det er en, hvor du kan knække nøglen på 10 sekunder."
Så du ved, at du altid hører kommentaren om, "Hvor hurtigt kunne computeren læse alle bøgerne og tingene i Library of Congress." Nå, det er talt om i forhold til at læse hver bog serielt. Måden en kvantecomputer ville læse bøgerne på i Library of Congress, ville være at læse dem alle samtidigt.
Med den seneste RSA 2048 cypher, ved hjælp af konventionelle computere, ville det tage en milliard milliarder år at brute force bryde den nøgle. En kvantecomputer kunne gøre det på omkring 10 sekunder.
Hvornår tror du, at kvantecomputere bliver sofistikerede nok til at være en reel trussel mod kryptering?
Der er et koncept kaldet kvanteoverherredømme. Det er ikke særlig interessant, selvom det lyder som det er. Det betyder, når en kvantecomputer er kraftigere end nogen konventionel elektronisk computer. Google troede, at de ville have en kvantecomputer ved udgangen af sidste år.
De siger, at de nu vil have en quantum supremacy computer inden udgangen af dette år. Så når jeg taler om, at det tager en milliard milliarder år at knække RSA 2048, kan en kvantecomputer forkorte det til 900 millioner milliarder år. Det er ikke så stort et fremskridt.
Det egentlige mål er en quantum prime computer. Og det er en, hvor du kan knække nøglen på 10 sekunder. I forhold til det, anses det for at handle om en 5 til 10-årig begivenhed.
Men jeg er altid hurtig til at sige, at det næsten er irrelevant, hvor lang tid det kommer til at tage at nå dertil. Nariske aktører høster data hele tiden, og de vil altid gøre det, fordi det er for nemt at gøre. De vil høste data fra Office of Personal Management, regeringen eller F-35-planerne fra Lockheed Martin. Og de vil sidde på den, indtil de har en kvantecomputer, der kan knække nøglen og åbne dataene.
"... Du har nu sikkerhed for, at ingen kan låse dine data op og læse din datafil."
Lad os sige, at du er en schweizisk bank, og du har mange kunder, der hellere vil holde deres identitet privat. Så du ville virkelig ønske at kryptere ved hjælp af kvantenøgler i dag, og ikke udsætte dig selv for at få deres data høstet, og bekymre dig om, at nogen vil have en kvantecomputer, der kan bryde dem.
Quantum Xchange er bygget op omkring brugen af kvantenøgler. Kan du forklare, hvordan de virker, og det gør dem sværere at knække?
En kvantenøgle er anderledes end en RSA-nøgle ved, at den er sammensat af fotoner. Når du sender nøglen fra punkt A til punkt B, følger nøglen med, og hver foton vi sender med kan kodes med et eller nul.
Hvis nogen forsøgte at aflytte den nøgle, viser det sig på grund af Heisenberg-usikkerhedsprincippet, at hvis nogen forsøger at aflytte på en optisk partikel som en proton ændres kvantetilstanden, og derfor repræsenterer nøglen ikke længere den nøgle, der låser dataene op.
Fordi du stoler på en fysiklov, som er lige så uforanderlig som tyngdekraften, har du nu sikkerhed for, at ingen kan låse dine data op og læse din datafil. Nøglen kan ikke overleve, at nogen rører ved den.
Dit 'trusted node'-system hævder at løse rækkeviddeproblemer med kvantenøgler. Hvorfor er der et rækkeviddeproblem, og hvordan har du løst det?
En af manglerne ved kvantenøglefordelingen er, at det bedste du kan gøre er omkring 100 kilometer at sende nøglen. Det er sandsynligvis det, der har forsinket introduktionen af Quantum Key Distribution i USA.
"For at nogen kan bryde en kvantenøgle, kræver det ekstraordinære omstændigheder."
Det, vi har gjort, er, at vi har arbejdet med Battelle Memorial Laboratories, og vi har fundet en måde at forlænge den afstand, som en kvantenøgle kan rejse. Den kan nu rejse ubegrænset afstand.
Vi har fundet på en måde at indkode en kvantenøgle i et andet kvantebur, og det giver os mulighed for at fortsæt med at sende flere hundrede kilometer ad gangen, og det bryder ikke med usikkerheden princip.
At kunne komme forbi denne begrænsning har været afgørende for at gøre dette levedygtigt. Det er et stort gennembrud, og det er en muliggører for denne teknologi.
Jeg bemærkede, at Quantum Xchange hævder, at det er banebrydende "ubrydelig kryptering." Hvor bogstaveligt skal vi tage det? Er dette virkelig ubrydeligt, nu og i fremtiden?
Når du kommer med en dristig påstand som den, har du altid folk, der vil udfordre dig, og kryptografer som en klasse af ingeniører eller videnskabsmænd er meget gode til at udfordre den kommentar.
"Dette er ikke teknologi, der er opstået fra den ene dag til den anden. Den har kørt i Genève i ti år …”
Det viser sig dog, at fordi vi er afhængige af en fysiklov, er den sandsynligvis ubrydelig. Er der en anden sandsynlighed for, at nogen kan bryde den? Ja. Men vi tror, det er yderst usandsynligt. Bogstaveligt talt, for at nogen kan bryde en kvantenøgle, kræver det ekstraordinære omstændigheder.
Lad os sige, at jeg sender en million fotoner ud, og du ender med at acceptere 100.000 af dem som værende fuldstændig umanipulerede. Hvis du var en uhyggelig skuespiller, der forsøgte at opsnappe min kvantenøgle, skulle du gætte rigtigt 900.000 gange, om fotonen var en et eller nul.
Nu matematisk kan det lade sig gøre. Men i min verden og i den praktiske verden er det umuligt.
Er Quantum Xchanges løsning kun fokuseret på at afskrække truslen fra kvantecomputere, eller er det noget, der kan bruges til mange scenarier?
Den generiske use case er at beskytte enhver kritisk information. Det bliver brugt i dag i Genève, af deres regeringsledelse af valget, til at transmittere meningsmålingsdata ved hjælp af kvantenøglebeskyttelse. Det er absolut gearet til at forhindre hackere i at stjæle data. Hvis kvantecomputere er forseelsen, er kvantekryptering forsvaret.
Dette er ikke teknologi, der er opstået fra den ene dag til den anden. Den har kørt i Genève i ti år, den har kørt i Battelles laboratorier i fem år. Vi implementerer det nu i New York. Dette er udstyr, der fungerer i dag, og det er levedygtigt i dag.
Redaktørens anbefalinger
- Forskere har netop opnået et gennembrud inden for kvanteberegning
- IBMs nye 127-qubit-processor er et stort gennembrud inden for kvanteberegning
- IBM bygger den største kvantecomputer - og et kæmpe køleskab til at sætte den i
- Honeywell tager et spring fra termostater til kvantecomputere
- Intel udvikler en kryogen kontrolchip, der forventes at strømline kvantecomputere
