(in) Bezpečné je týždenný stĺpček, ktorý sa ponorí do rýchlo eskalujúcej témy kybernetickej bezpečnosti.
Nedávne objavy zmenili otázku príchodu kvantových počítačov z jedného z „ak“ na „kedy“. Budú schopní splniť určitú úlohu tempom sto alebo tisíckrát lepšie ako klasické počítače, ktoré nám zase umožnia hľadať riešenia na otázky, ktoré nemožno vyriešiť modernými metódy.
Jednou z týchto otázok je moderné šifrovanie. V súčasnosti chránené prvočíslami, ktoré klasické počítače nedokážu vyriešiť pred tepelnou smrťou vesmíru, by mohlo byť šifrovanie úplne otvorené silou kvanta.
Súvisiace
- Vo vnútri britského laboratória, ktoré spája mozgy s kvantovými počítačmi
- Výskumníci vytvárajú „chýbajúci kúsok skladačky“ pri vývoji kvantových počítačov
- Zoznámte sa so Silq: Prvý intuitívny programovací jazyk pre kvantové počítače
Našťastie je to dvojsečná zbraň. Kvantovú fyziku je možné použiť aj na zlepšenie šifrovania a ochranu údajov pred súčasnými aj budúcimi hrozbami. Aby sme zistili, ako to funguje a či je to dnes praktické, hovorili sme s Johnom Priscom, generálnym riaditeľom a prezidentom spoločnosti
Quantum Xchange, prvá vláknová kvantová sieť dostupná v Spojených štátoch.Digitálne trendy: Čo robí kvantové počítače dobrými pri prelomení konvenčného šifrovania?
John Prisco, prezident a generálny riaditeľ spoločnosti Quantum Xchange: Pretože kvantový počítač nepoužíva bity, ktoré sú buď jedna alebo nula. V skutočnosti používajú fotóny, ktoré môžu byť súčasne jednotkami a nulami. Je to len schopnosť masívneho paralelného spracovania, ktorú primárny počítač, ktorý dnes používame, nedokáže, pretože bity môžu existovať iba v jednom alebo nulovom stave.
„Skutočným cieľom je kvantový primárny počítač. A to je ten, v ktorom dokážete rozlúsknuť kľúč za 10 sekúnd."
Takže viete, že vždy počujete komentár: „Ako rýchlo mohol počítač prečítať všetky knihy a veci v Kongresovej knižnici." Hovorí sa o tom pri čítaní každej knihy sériovo. Spôsob, akým by kvantový počítač čítal knihy v Kongresovej knižnici, by bol čítať všetky súčasne.
S najnovšou šifrou RSA 2048 by pomocou konvenčných počítačov trvalo miliardu miliárd rokov, kým by sme tento kľúč zlomili hrubou silou. Kvantový počítač by to dokázal za približne 10 sekúnd.
Kedy sa podľa vás kvantové počítače stanú dostatočne sofistikovanými na to, aby boli skutočnou hrozbou pre šifrovanie?
Existuje koncept nazývaný kvantová nadradenosť. Nie je to veľmi zaujímavé, aj keď to tak znie. Znamená to, že keď je kvantový počítač výkonnejší ako ktorýkoľvek konvenčný elektronický počítač. Google si myslel, že do konca minulého roka budú mať počítač s kvantovou nadradenosťou.
Hovoria, že teraz budú mať počítač s kvantovou nadradenosťou do konca tohto roka. Takže, keď hovorím o prelomení RSA 2048, ktoré trvá miliardu miliárd rokov, počítač s kvantovou nadradenosťou to môže skrátiť na 900 miliónov miliárd rokov. To nie je až taký veľký pokrok.
Skutočným cieľom je kvantový primárny počítač. A to je ten, v ktorom by ste mohli rozlúsknuť kľúč za 10 sekúnd. Z tohto hľadiska sa to považuje za udalosť na 5 až 10 rokov.
Ale vždy rýchlo poviem, že je takmer irelevantné, ako dlho to bude trvať, kým sa tam dostanem. Nekalí herci neustále zbierajú údaje a vždy to budú robiť, pretože je to príliš jednoduché. Zozbierajú údaje z Úradu pre personálny manažment vlády alebo plány F-35 od Lockheed Martin. A budú na ňom sedieť, kým nebudú mať kvantový počítač, ktorý dokáže zlomiť kľúč a otvoriť dáta.
„...Teraz máte istotu, že nikto nemôže odomknúť vaše údaje a prečítať váš dátový súbor.“
Povedzme, že ste švajčiarska banka a máte veľa zákazníkov, ktorí by si radšej ponechali svoju identitu v súkromí. Takže dnes by ste naozaj chceli šifrovať pomocou kvantových kľúčov a nevystavovať sa zbieraniu ich údajov a obávať sa, že niekto bude mať kvantový počítač, ktorý to dokáže rozbiť.
Quantum Xchange je postavený na použití kvantových kľúčov. Môžete vysvetliť, ako fungujú, a preto je ťažšie ich rozlúsknuť?
Kvantový kľúč sa líši od kľúča RSA v tom, že sa skladá z fotónov. Keď prenášate kľúč z bodu A do bodu B, kľúč ide ďalej a každý fotón, ktorý spolu pošleme, môže byť zakódovaný jednotkou alebo nulou.
Ak sa niekto pokúsil odpočúvať tento kľúč, ukázalo sa to kvôli Heisenbergovmu princípu neistoty, že ak sa niekto pokúsi odpočúvať na optickej častici, ako je protón, sa kvantový stav zmení, a preto kľúč už nepredstavuje kľúč, ktorý odomkne dáta.
Pretože sa spoliehate na fyzikálny zákon, ktorý je rovnako nemenný ako gravitácia, máte teraz istotu, že nikto nemôže odomknúť vaše údaje a prečítať váš dátový súbor. Kľúč nemôže prežiť, ak sa ho niekto dotkne.
Váš systém „dôveryhodného uzla“ tvrdí, že rieši problémy s rozsahom pomocou kvantových kľúčov. Prečo sa vyskytol problém s rozsahom a ako ste ho vyriešili?
Jedným z nedostatkov kvantovej distribúcie kľúčov je, že najlepšie, čo môžete urobiť, je približne 100 kilometrov prenosu kľúča. To je pravdepodobne to, čo oneskorilo zavedenie Quantum Key Distribution v Spojených štátoch.
"Na to, aby niekto zlomil kvantový kľúč, sú potrebné mimoriadne okolnosti."
To, čo sme urobili, je, že sme spolupracovali s Battelle Memorial Laboratories a prišli sme na spôsob, ako predĺžiť vzdialenosť, ktorú môže kvantový kľúč prejsť. Teraz môže cestovať na neobmedzenú vzdialenosť.
Prišli sme na spôsob, ako zakódovať kvantový kľúč v inej kvantovej klietke, a to nám umožňuje vysielať naraz niekoľko stoviek kilometrov a neporušuje to neistotu princíp.
Schopnosť prekonať toto obmedzenie bola rozhodujúca, aby to bolo životaschopné. Je to veľký prielom a umožňuje túto technológiu.
Všimol som si, že Quantum Xchange tvrdí, že ide o priekopnícke „neprelomiteľné šifrovanie“. Ako doslovne to máme brať? Je to skutočne nerozbitné, teraz aj v budúcnosti?
Keď urobíte odvážne tvrdenie, ako je to, že vždy máte ľudí, ktorí vás budú vyzývať, a kryptografi ako inžinieri alebo vedci sú veľmi dobrí v spochybnení tohto komentára.
„Toto nie je technológia, ktorá sa objavila cez noc. V Ženeve to funguje už desať rokov…“
Ukazuje sa však, že keďže sa spoliehame na fyzikálny zákon, je pravdepodobne nerozbitný. Existuje teda nenulová pravdepodobnosť, že by to niekto mohol zlomiť? Áno. Ale myslíme si, že je to veľmi nepravdepodobné. Doslova, aby niekto zlomil kvantový kľúč, vyžaduje to mimoriadne okolnosti.
Povedzme, že pošlem milión fotónov a vy nakoniec prijmete 100 000 z nich ako úplne nezmenených. Ak by ste boli hanebný herec, ktorý sa pokúšal zachytiť môj kvantový kľúč, museli by ste správne uhádnuť 900 000-krát, či je fotón jedna alebo nula.
Teraz matematicky je to možné. Ale v mojom a praktickom svete je to nemožné.
Je riešenie Quantum Xchange zamerané iba na odstrašenie hrozby kvantových počítačov, alebo je to niečo, čo sa dá použiť v mnohých scenároch?
Všeobecným prípadom použitia je ochrana akýchkoľvek kritických informácií. Dnes ho v Ženeve používa vládny manažment volieb na prenos údajov z prieskumov pomocou kvantovej kľúčovej ochrany. Je absolútne zameraná na zabránenie hackerom v krádeži údajov. Ak sú kvantové počítače trestným činom, kvantové šifrovanie je obrana.
Toto nie je technológia, ktorá sa objavila cez noc. Beží to desať rokov v Ženeve, päť rokov to beží v laboratóriách Battelle. Teraz ho nasadzujeme v New Yorku. Toto je zariadenie, ktoré funguje dnes a je životaschopné aj dnes.
Odporúčania redaktorov
- Vedci práve dosiahli prelom v kvantovej výpočtovej technike
- Nový 127-qubitový procesor od IBM je veľkým prelomom v oblasti kvantových výpočtov
- IBM stavia najväčší kvantový počítač – a obrovskú chladničku, do ktorej ho umiestni
- Honeywell robí skok od termostatov ku kvantovým počítačom
- Intel vyvíja kryogénny riadiaci čip, od ktorého sa očakáva, že zefektívni kvantové výpočty
