(ב) מאובטח: ראיון עם ג'ון פריסקו של Quantum Xchange

(ב) מאובטח הוא טור שבועי שצולל לנושא ההסלמה במהירות של אבטחת סייבר.

פריצות דרך אחרונות שינו את שאלת הגעתו של המחשוב הקוונטי מאחד של "אם" ל"מתי". הם יוכלו לבצע משימה מסוימת בקצב מאה או אלפי פעמים טוב יותר ממחשבים קלאסיים, אשר בתורם יאפשרו לנו לחפש פתרונות לשאלות שלא ניתן לפתור עם מודרני שיטות.

הצפנה מודרנית היא אחת השאלות הללו. כיום מוגן על ידי מספרים ראשוניים שמחשבים קלאסיים לא יכולים לפתור לפני מותו החום של היקום, הצפנה עלולה להיקרע לרווחה בכוח הקוונטים.

למרבה המזל, זו חרב פיפיות. ניתן להשתמש בפיזיקה קוונטית גם כדי לשפר את ההצפנה, להגן על נתונים מפני איומים נוכחיים ועתידיים כאחד. כדי לגלות איך זה עובד, והאם זה מעשי היום, שוחחנו עם ג'ון פריסקו, מנכ"ל ונשיא Quantum Xchange, רשת הסיבים הקוונטית הראשונה הזמינה בארצות הברית.

מגמות דיגיטליות: מה עושה מחשבים קוונטיים טובים בפיצוח הצפנה קונבנציונלית?

ג'ון פריסקו, נשיא ומנכ"ל Quantum Xchange

: מכיוון שהמחשב הקוונטי אינו משתמש בביטים שהם או אחד או אפס. למעשה, הם משתמשים בפוטונים שיכולים להיות בו-זמנית אחדות ואפסים. זוהי רק יכולת עיבוד מקבילה מסיבית שמחשב ראשי שאנו משתמשים בו היום לא יכול לעשות, כי ביטים יכולים להתקיים רק במצב אחד או אפס.

אז, אתה יודע שאתה תמיד שומע את ההערה על, "כמה מהר המחשב יכול לקרוא את כל הספרים ו הדברים בספריית הקונגרס". ובכן, מדברים על זה במונחים של קריאת כל ספר סדרתי. הדרך שבה מחשב קוונטי יקרא את הספרים בספריית הקונגרס, תהיה לקרוא את כולם בו זמנית.

עם הסייפר האחרון של RSA 2048, באמצעות מחשבים רגילים, ייקח מיליארד מיליארד שנים עד שכוח גס ישבור את המפתח הזה. מחשב קוונטי יכול לעשות זאת תוך 10 שניות בערך.

מתי לדעתך מחשבים קוונטיים יהפכו למשוכללים מספיק כדי להוות איום אמיתי על ההצפנה?

יש מושג שנקרא עליונות קוונטית. זה לא מאוד מעניין, למרות שזה נשמע שכן. זה אומר שמחשב קוונטי חזק יותר מכל מחשב אלקטרוני רגיל. גוגל חשבה שיהיה להם מחשב עליונות קוונטית עד סוף השנה שעברה.

הם אומרים שעכשיו יהיה להם מחשב עליונות קוונטית עד סוף השנה הזו. לכן, כשאני מדבר על כך שפיצוח RSA 2048 לוקח מיליארד מיליארד שנים, מחשב עליונות קוונטית עשוי לקצר את זה ל-900 מיליון מיליארד שנים. זו לא התקדמות כל כך גדולה.

המטרה האמיתית היא מחשב קוונטי פריים. וזה אחד שבו אתה יכול לפצח את המפתח תוך 10 שניות. מבחינת זה, זה נחשב לאירוע של 5 עד 10 שנים.

אבל אני תמיד ממהר לומר שזה כמעט לא רלוונטי כמה זמן ייקח להגיע לשם. שחקנים מרושעים אוספים נתונים כל הזמן, והם תמיד יעשו את זה, כי זה קל מדי לעשות זאת. הם יאספו נתונים מהמשרד לניהול כוח אדם בממשלה, או מתוכניות ה-F-35 של לוקהיד מרטין. והם ישבו עליו עד שיהיה להם מחשב קוונטי שיכול לשבור את המפתח ולפתוח את הנתונים.

נניח שאתה בנק שוויצרי, ויש לך הרבה לקוחות שמעדיפים לשמור על זהותם פרטית. אז, אתה באמת רוצה להצפין באמצעות מפתחות קוונטיים היום, ולא לחשוף את עצמך לקצירת הנתונים שלהם, ולדאוג שלמישהו יהיה מחשב קוונטי שיכול לשבור אותם.

Quantum Xchange בנוי סביב השימוש במפתחות קוונטיים. אתה יכול להסביר איך הם עובדים וזה הופך אותם לקשים יותר לפיצוח?

מפתח קוונטי שונה ממפתח RSA בכך שהוא מורכב מפוטונים. כאשר אתה משדר את המפתח מנקודה A לנקודה B, המפתח הולך יחד, וכל פוטון שאנו שולחים יחד יכול להיות מקודד עם אחד או אפס.

אם מישהו ניסה לצותת למפתח הזה, מסתבר בגלל עקרון אי הוודאות של הייזנברג, שאם מישהו ינסה לצותת על חלקיק אופטי כמו פרוטון, המצב הקוונטי משתנה ולכן המפתח כבר לא מייצג את המפתח שיפתח את הנעילה של הנתונים.

מכיוון שאתה מסתמך על חוק פיזיקה, שהוא בלתי משתנה כמו כוח הכבידה, כעת יש לך ביטחון שאף אחד לא יכול לפתוח את הנתונים שלך ולקרוא את קובץ הנתונים שלך. המפתח לא יכול לשרוד שמישהו נוגע בו.

מערכת 'צומת מהימן' שלך מתיימרת לפתור בעיות טווח עם מפתחות קוונטיים. מדוע יש בעיית טווח וכיצד פתרת אותה?

אחד החסרונות של חלוקת המפתח הקוונטי הוא שהכי טוב שאתה יכול לעשות זה כ-100 קילומטרים בהעברת המפתח. זה כנראה מה שעיכב את כניסתה של חלוקת מפתחות קוונטית בארצות הברית.

מה שעשינו הוא שעבדנו עם Battelle Memorial Laboratories, והמצאנו דרך להרחיב את המרחק שמפתח קוונטי יכול לעבור. זה יכול לנסוע עכשיו למרחק בלתי מוגבל.

מצאנו דרך לקודד מפתח קוונטי בתוך כלוב קוונטי אחר, וזה מאפשר לנו להמשיך לשדר כמה מאות קילומטרים בכל פעם, וזה לא מפר את אי הוודאות עִקָרוֹן.

היכולת לעבור את המגבלה הזו הייתה קריטית כדי להפוך את זה לקיים. זוהי פריצת דרך גדולה, והיא מאפשרת לטכנולוגיה הזו.

שמתי לב לטענות Quantum Xchange שהיא "הצפנה בלתי שבירה" חלוצית. כמה מילולית עלינו לקחת את זה? האם זה באמת בלתי שביר, עכשיו ובעתיד?

כשאתה טוען טענה נועזת כזו, תמיד יש לך אנשים שיאתגרו אותך, וקריפטוגרפים ככיתה של מהנדסים, או מדען, טובים מאוד באתגר ההערה הזו.

עם זאת, מסתבר שבגלל שאנו מסתמכים על חוק הפיזיקה, הוא כנראה בלתי ניתן לשבירה. עכשיו, האם יש סבירות שאינה אפס שמישהו יכול לשבור אותו? כן. אבל אנחנו חושבים שזה מאוד לא סביר. פשוטו כמשמעו, כדי שמישהו ישבור מפתח קוונטי, זה דורש נסיבות יוצאות דופן.

נניח שאני שולח מיליון פוטונים, ובסופו של דבר אתה מקבל 100,000 מהם כבלתי מעורפלים לחלוטין. אם היית שחקן מרושע שמנסה ליירט את המפתח הקוונטי שלי, היית צריך לנחש נכון 900,000 פעמים אם הפוטון הוא אחד או אפס.

עכשיו מבחינה מתמטית, זה בר ביצוע. אבל בעולם שלי, ובעולם המעשי, זה בלתי אפשרי.

האם הפתרון של Quantum Xchange מתמקד בהרתעת האיום של מחשבים קוונטיים בלבד, או שזה משהו שניתן להשתמש בו עבור תרחישים רבים?

מקרה השימוש הגנרי הוא להגן על כל מידע קריטי. זה נמצא בשימוש היום בז'נבה, על ידי הנהלת הממשלה שלהם בבחירות, כדי להעביר נתוני סקרים באמצעות הגנת מפתח קוונטי. זה מכוון לחלוטין למניעת מהאקרים לגנוב נתונים. אם מחשבים קוונטיים הם העבירה, הצפנה קוונטית היא ההגנה.

זו לא טכנולוגיה שצצה בן לילה. זה רץ בז'נבה כבר עשר שנים, זה רץ במעבדות של באטל כבר חמש שנים. אנחנו פורסים את זה עכשיו בניו יורק. זה ציוד שעובד היום, והוא בר קיימא היום.

המלצות עורכים

• מדענים בדיוק השיגו פריצת דרך בתחום המחשוב הקוונטי
• המעבד החדש של יבמ 127 קיוביטים הוא פריצת דרך גדולה בתחום המחשוב הקוונטי
• IBM בונה את המחשב הקוונטי הגדול ביותר - ומקרר ענק להכניס אותו אליו
• Honeywell עושה קפיצת מדרגה מתרמוסטטים למחשבים קוונטיים
• אינטל מפתחת שבב בקרה קריוגני שצפוי לייעל את המחשוב הקוונטי