(i) Sikkert: Intervju med Quantum Xchanges John Prisco

(i) Sikker er en ukentlig spalte som dykker ned i det raskt eskalerende temaet cybersikkerhet.

Nylige gjennombrudd har endret spørsmålet om kvanteberegningens ankomst fra en av "hvis" til "når." De vil være i stand til å utføre visse oppgaver i et tempo hundre eller tusenvis av ganger bedre enn klassiske datamaskiner, som igjen lar oss forfølge løsninger på spørsmål som ikke kan løses med moderne metoder.

Moderne kryptering er et av disse spørsmålene. For tiden beskyttet av primtall som klassiske datamaskiner umulig kan løse før universets varmedød, kan kryptering bli brutt på vidt gap av kvantekraften.

Heldigvis er det et tveegget sverd. Kvantefysikk kan også brukes til å gjøre kryptering bedre, og beskytte data mot både nåværende og fremtidige trusler. For å finne ut hvordan det fungerer, og om det er praktisk i dag, snakket vi med John Prisco, administrerende direktør og president i

Quantum Xchange, det første fiberkvantenettverket som er tilgjengelig i USA.

Digitale trender: Hva gjør kvantedatamaskiner gode til å knekke konvensjonell kryptering?

John Prisco, president og administrerende direktør i Quantum Xchange: Fordi kvantedatamaskinen ikke bruker biter som er enten én eller null. Faktisk bruker de fotoner som kan være enere og nuller samtidig. Det er bare en massiv parallell prosesseringsevne som en primær datamaskin som vi bruker i dag ikke kan gjøre, fordi biter bare kan eksistere i enten en- eller nulltilstand.

Så du vet at du alltid hører kommentaren om, "Hvor raskt datamaskinen kunne lese alle bøkene og ting i Library of Congress.» Vel, det snakkes om når det gjelder å lese hver bok serielt. Måten en kvantedatamaskin ville lese bøkene i Library of Congress, ville være å lese dem alle samtidig.

Med den nyeste RSA 2048-cypheren, ved bruk av konvensjonelle datamaskiner, ville det ta en milliard milliarder år å brute force bryte den nøkkelen. En kvantedatamaskin kan gjøre det på omtrent 10 sekunder.

Når tror du kvantedatamaskiner vil bli sofistikerte nok til å være en reell trussel mot kryptering?

Det er et konsept som kalles kvanteoverlegenhet. Det er ikke veldig interessant, selv om det høres ut som det er det. Det betyr når en kvantedatamaskin er kraftigere enn noen vanlig elektronisk datamaskin. Google trodde at de ville ha en kvante-overherredømmedatamaskin innen slutten av fjoråret.

De sier at de nå kommer til å ha en kvanteoverlegenhetsdatamaskin innen utgangen av dette året. Så når jeg snakker om at det tar en milliard milliarder år å knekke RSA 2048, kan en kvantecomputer forkorte det til 900 millioner milliarder år. Det er ikke et så stort fremskritt.

Det virkelige målet er en quantum prime datamaskin. Og det er en der du kan knekke nøkkelen på 10 sekunder. Når det gjelder det, anses det å handle om en 5 til 10-års begivenhet.

Men jeg er alltid rask til å si at det er nesten irrelevant hvor lang tid det kommer til å ta å komme dit. Negeriøse skuespillere høster data hele tiden, og de vil alltid gjøre det, fordi det er for enkelt å gjøre. De vil innhente data fra Office of Personnel Management, regjeringen, eller F-35-planene fra Lockheed Martin. Og de vil sitte på den til de har en kvantedatamaskin som kan bryte nøkkelen og åpne dataene.

La oss si at du er en sveitsisk bank, og du har mange kunder som heller vil holde identiteten sin privat. Så du ville virkelig ønske å kryptere ved å bruke kvantenøkler i dag, og ikke utsette deg selv for å få dataene deres høstet, og bekymre deg for at noen kommer til å ha en kvantedatamaskin som kan bryte den.

Quantum Xchange er bygget rundt bruken av kvantenøkler. Kan du forklare hvordan de fungerer og det gjør dem vanskeligere å knekke?

En kvantenøkkel er annerledes enn en RSA-nøkkel ved at den er sammensatt av fotoner. Når du overfører nøkkelen fra punkt A til punkt B, følger nøkkelen med, og hvert foton vi sender med kan kodes med en eller null.

Hvis noen prøvde å avlytte den nøkkelen, viser det seg på grunn av Heisenberg-usikkerhetsprinsippet, at hvis noen prøver å avlytte på en optisk partikkel som et proton, endres kvantetilstanden og derfor representerer ikke nøkkelen lenger nøkkelen som skal låse opp dataene.

Fordi du stoler på en fysikklov, som er like uforanderlig som tyngdekraften, har du nå forsikring om at ingen kan låse opp dataene dine og lese datafilen din. Nøkkelen kan ikke overleve at noen berører den.

Ditt "trusted node"-system hevder å løse rekkeviddeproblemer med kvantenøkler. Hvorfor er det et rekkeviddeproblem, og hvordan har du løst det?

En av manglene med kvantenøkkeldistribusjonen er at det beste du kan gjøre er omtrent 100 kilometer å sende nøkkelen. Det er sannsynligvis det som har forsinket introduksjonen av Quantum Key Distribution i USA.

Det vi har gjort er at vi har jobbet med Battelle Memorial Laboratories, og vi har kommet opp med en måte å utvide avstanden en kvantenøkkel kan reise. Den kan nå reise ubegrenset avstand.

Vi har kommet opp med en måte å kode en kvantenøkkel i et annet kvantebur, og som lar oss fortsett å sende flere hundre kilometer om gangen, og det bryter ikke med usikkerheten prinsipp.

Å kunne komme forbi denne begrensningen har vært avgjørende for å gjøre dette levedyktig. Det er et stort gjennombrudd, og det er en muliggjører for denne teknologien.

Jeg la merke til at Quantum Xchange hevder at det er banebrytende "uknuselig kryptering." Hvor bokstavelig skal vi ta det? Er dette virkelig uknuselig, nå og i fremtiden?

Når du kommer med en dristig påstand som det, har du alltid folk som kommer til å utfordre deg, og kryptografer som en klasse av ingeniører, eller vitenskapsmenn, er veldig flinke til å utfordre den kommentaren.

Imidlertid viser det seg at fordi vi er avhengige av en fysikklov, er den sannsynligvis uknuselig. Nå, er det en ikke-null sannsynlighet for at noen kan bryte den? Ja. Men vi tror det er ekstremt usannsynlig. Bokstavelig talt, for at noen skal bryte en kvantenøkkel, krever det ekstraordinære omstendigheter.

La oss si at jeg sender ut en million fotoner, og du ender opp med å akseptere 100 000 av dem som fullstendig umanipulerte. Hvis du var en ond skuespiller som prøvde å avskjære kvantenøkkelen min, ville du måtte gjette riktig 900 000 ganger om fotonet var en ener eller null.

Nå matematisk er det gjennomførbart. Men i min verden, og i den praktiske verden, er det umulig.

Er Quantum Xchanges løsning kun fokusert på å avskrekke trusselen fra kvantedatamaskiner, eller er det noe som kan brukes til mange scenarier?

Den generiske brukssaken er å beskytte all kritisk informasjon. Den brukes i dag i Genève, av deres regjeringsledelse av valget, for å overføre meningsmålingsdata ved å bruke kvantenøkkelbeskyttelse. Det er absolutt rettet mot å forhindre hackere i å stjele data. Hvis kvantedatamaskiner er lovbruddet, er kvantekryptering forsvaret.

Dette er ikke teknologi som har dukket opp over natten. Den har kjørt i Genève i ti år, den har kjørt i Battelles laboratorier i fem år. Vi distribuerer den nå i New York. Dette er utstyr som fungerer i dag, og det er levedyktig i dag.

Redaktørenes anbefalinger

• Forskere har nettopp oppnådd et gjennombrudd innen kvanteberegning
• IBMs nye 127-qubit-prosessor er et stort gjennombrudd innen kvantedatabehandling
• IBM bygger den største kvantedatamaskinen – og et gigantisk kjøleskap å sette den i
• Honeywell tar et sprang fra termostater til kvantedatamaskiner
• Intel utvikler en kryogen kontrollbrikke som forventes å strømlinjeforme kvantedatabehandling