(в) Безопасно: интервью с Джоном Приско из Quantum Xchange

(ненадежный — это еженедельная колонка, посвященная быстро развивающейся теме кибербезопасности.

Недавние открытия изменили вопрос о появлении квантовых вычислений с «если» на «когда». Они смогут выполнить определенную задачу в быстром темпе. в сотни или тысячи раз лучше, чем классические компьютеры, что, в свою очередь, позволит нам искать решения вопросов, которые невозможно решить с помощью современных компьютеров. методы.

Современное шифрование — один из таких вопросов. В настоящее время шифрование, защищенное простыми числами, которые классические компьютеры не смогут решить до тепловой смерти Вселенной, может быть взломано силой квантов.

К счастью, это палка о двух концах. Квантовую физику также можно использовать для улучшения шифрования, защищая данные как от текущих, так и от будущих угроз. Чтобы узнать, как это работает и практично ли это сегодня, мы поговорили с Джоном Приско, генеральным директором и президентом компании

Квантовый обмен, первая волоконная квантовая сеть, доступная в США.

Цифровые тенденции: что позволяет квантовым компьютерам хорошо взламывать обычное шифрование?

Джон Приско, президент и генеральный директор Quantum Xchange: Потому что квантовый компьютер не использует биты, равные единице или нулю. Фактически, они используют фотоны, которые могут быть одновременно единицами и нулями. Это просто возможность массовой параллельной обработки, которую не может выполнить основной компьютер, который мы используем сегодня, потому что биты могут существовать только в состоянии единицы или нуля.

Итак, вы знаете, что всегда слышите комментарий: «Как быстро компьютер может читать все книги и вещи в Библиотеке Конгресса». Ну, это обсуждается с точки зрения чтения каждой книги. серийно. Квантовый компьютер будет читать книги в Библиотеке Конгресса одновременно.

С новейшим шифром RSA 2048, использующим обычные компьютеры, потребуется миллиард миллиардов лет, чтобы взломать этот ключ методом грубой силы. Квантовый компьютер мог бы сделать это примерно за 10 секунд.

Как вы думаете, когда квантовые компьютеры станут достаточно сложными, чтобы представлять реальную угрозу шифрованию?

Есть такое понятие, как квантовое превосходство. Это не очень интересно, хотя звучит так. Это означает, что квантовый компьютер окажется более мощным, чем любой обычный электронный компьютер. В Google думали, что к концу прошлого года у них будет компьютер квантового превосходства.

Они говорят, что к концу этого года у них будет компьютер квантового превосходства. Итак, когда я говорю о том, что взлом RSA 2048 займет миллиард миллиардов лет, компьютер квантового превосходства может сократить это время до 900 миллионов миллиардов лет. Это не такой уж большой прогресс.

Настоящая цель — квантовый простой компьютер. И это тот, в котором вы можете взломать ключ за 10 секунд. С этой точки зрения считается, что это событие займет от 5 до 10 лет.

Но я всегда сразу говорю, что почти не имеет значения, сколько времени потребуется, чтобы достичь этой цели. Злоумышленники постоянно собирают данные, и они всегда будут это делать, потому что это слишком легко сделать. Они будут собирать данные из Управления кадров правительства или планы F-35 от Lockheed Martin. И они будут сидеть на нем до тех пор, пока у них не появится квантовый компьютер, который сможет взломать ключ и открыть данные.

Допустим, вы швейцарский банк, и у вас много клиентов, которые предпочли бы сохранить свою личность в тайне. Итак, сегодня вам действительно хотелось бы шифровать с использованием квантовых ключей, а не подвергать себя риску сбора данных и беспокоиться о том, что у кого-то появится квантовый компьютер, который сможет их взломать.

Quantum Xchange построен на использовании квантовых ключей. Можете ли вы объяснить, как они работают и поэтому их труднее взломать?

Квантовый ключ отличается от ключа RSA тем, что он состоит из фотонов. Когда вы передаете ключ из точки А в точку Б, ключ передается, и каждый фотон, который мы посылаем, может быть закодирован единицей или нулем.

Если кто-то попытается подслушать этот ключ, то в силу принципа неопределенности Гейзенберга окажется, что если кто-то попытается подслушать у оптической частицы, такой как протон, квантовое состояние меняется, и поэтому ключ больше не представляет собой ключ, который разблокирует данные.

Поскольку вы полагаетесь на закон физики, который столь же неизменен, как гравитация, теперь у вас есть уверенность, что никто не сможет разблокировать ваши данные и прочитать ваш файл данных. Ключ не выдержит чьего-либо прикосновения.

Ваша система «доверенного узла» утверждает, что решает проблемы с диапазоном с помощью квантовых ключей. Почему возникла проблема с диапазоном и как вы ее решили?

Одним из недостатков квантового распределения ключей является то, что максимум, что вы можете сделать, — это передать ключ на расстояние около 100 километров. Вероятно, именно это задержало внедрение квантового распределения ключей в Соединенных Штатах.

Мы сотрудничали с Мемориальными лабораториями Баттель и придумали способ увеличить расстояние, которое может пройти квантовый ключ. Теперь он может путешествовать на неограниченное расстояние.

Мы придумали способ закодировать квантовый ключ внутри другой квантовой клетки, и это позволяет нам продолжайте передавать несколько сотен километров за раз, и это не нарушает неопределенности принцип.

Возможность обойти это ограничение имела решающее значение для того, чтобы сделать это жизнеспособным. Это большой прорыв и новый шаг в развитии этой технологии.

Я заметил, что Quantum Xchange утверждает, что является новатором в области «невзламываемого шифрования». Насколько буквально нам следует понимать это? Действительно ли это нерушимо сейчас и в будущем?

Когда вы делаете такое смелое заявление, у вас всегда есть люди, которые готовы бросить вам вызов, и криптографы, как класс инженеров или ученых, очень хорошо оспаривают это замечание.

Однако оказывается, что, поскольку мы полагаемся на закон физики, его, вероятно, невозможно нарушить. Итак, существует ли ненулевая вероятность того, что кто-нибудь сможет его сломать? Да. Но мы считаем, что это крайне маловероятно. В буквальном смысле, чтобы кто-то взломал квантовый ключ, необходимы чрезвычайные обстоятельства.

Допустим, я посылаю миллион фотонов, а вы в конечном итоге принимаете 100 000 из них как абсолютно незатронутые. Если бы вы были гнусным актером, пытающимся перехватить мой квантовый ключ, вам пришлось бы 900 000 раз правильно угадать, был ли фотон единицей или нулем.

Математически это осуществимо. Но в моем мире и в практическом мире это невозможно.

Решение Quantum Xchange ориентировано только на сдерживание угрозы со стороны квантовых компьютеров или его можно использовать во многих сценариях?

Общий вариант использования — защита любой критической информации. Сегодня он используется в Женеве правительством, управляющим выборами, для передачи данных опросов с использованием защиты квантовым ключом. Он полностью направлен на предотвращение кражи данных хакерами. Если квантовые компьютеры — это преступление, то квантовое шифрование — это защита.

Это не технология, которая возникла в одночасье. Он работает в Женеве уже десять лет и пять лет работает в лабораториях Баттелла. Сейчас мы внедряем его в Нью-Йорке. Это оборудование, которое работает сегодня, и оно жизнеспособно сегодня.

Рекомендации редакции

• Ученые только что совершили прорыв в квантовых вычислениях
• Новый 127-кубитный процессор IBM — крупный прорыв в квантовых вычислениях
• IBM строит самый большой квантовый компьютер и гигантский холодильник для его установки
• Honeywell делает переход от термостатов к квантовым компьютерам
• Intel разрабатывает криогенный управляющий чип, который, как ожидается, упростит квантовые вычисления