(v) Varno je tedenska rubrika, ki se potopi v hitro naraščajočo temo kibernetske varnosti.
Nedavni preboji so spremenili vprašanje prihoda kvantnega računalništva iz enega od "če" v "kdaj". Določeno nalogo bodo lahko opravili s hitrostjo sto ali tisočkrat boljši od klasičnih računalnikov, kar nam bo omogočilo iskanje rešitev za vprašanja, ki jih ni mogoče rešiti s sodobnimi metode.
Sodobno šifriranje je eno od teh vprašanj. Šifriranje, ki je trenutno zaščiteno s praštevili, ki jih klasični računalniki nikakor ne morejo rešiti pred toplotno smrtjo vesolja, bi bilo mogoče na široko razbiti z močjo kvanta.
Povezano
- Znotraj laboratorija v Združenem kraljestvu, ki povezuje možgane s kvantnimi računalniki
- Raziskovalci ustvarjajo "manjkajoči kos sestavljanke" pri razvoju kvantnega računalništva
- Spoznajte Silq: prvi intuitivni programski jezik za kvantne računalnike
Na srečo je to dvorezen meč. Kvantno fiziko je mogoče uporabiti tudi za izboljšanje šifriranja in zaščito podatkov pred trenutnimi in prihodnjimi grožnjami. Da bi ugotovili, kako deluje in ali je danes praktično, smo se pogovarjali z Johnom Priscom, izvršnim direktorjem in predsednikom
Kvantna izmenjava X, prvo optično kvantno omrežje, ki je na voljo v ZDA.Digitalni trendi: Zakaj so kvantni računalniki dobri pri razbijanju običajnega šifriranja?
John Prisco, predsednik in izvršni direktor podjetja Quantum Xchange: Ker kvantni računalnik ne uporablja bitov, ki so ena ali nič. Pravzaprav uporabljajo fotone, ki so lahko istočasno enice in ničle. To je le zmožnost masivne vzporedne obdelave, ki je primarni računalnik, ki ga uporabljamo danes, ne zmore, ker lahko biti obstajajo samo v stanju ena ali nič.
»Pravi cilj je računalnik s kvantno praštevilo. In to je takšna, v kateri bi lahko v 10 sekundah zlomil ključ."
Torej, veste, da vedno slišite komentar o: »Kako hitro bi lahko računalnik prebral vse knjige in stvari v Kongresni knjižnici." No, o tem se govori v smislu branja vsake knjige serijsko. Kvantni računalnik bi bral knjige v Kongresni knjižnici tako, da bi jih bral vse hkrati.
Z najnovejšo šifro RSA 2048 bi z uporabo običajnih računalnikov potrebovali milijardo milijard let, da bi s surovo silo razbili ta ključ. Kvantni računalnik bi to lahko naredil v približno 10 sekundah.
Kdaj mislite, da bodo kvantni računalniki postali dovolj sofisticirani, da bodo resnično grožnja šifriranju?
Obstaja koncept, imenovan kvantna premoč. To ni preveč zanimivo, čeprav se sliši, kot da je. To pomeni, da je kvantni računalnik močnejši od katerega koli običajnega elektronskega računalnika. Pri Googlu so mislili, da bodo do konca lanskega leta imeli računalnik kvantne premoči.
Pravijo, da bodo do konca tega leta imeli računalnik kvantne premoči. Torej, ko govorim o razbijanju RSA 2048, ki traja milijardo milijard let, bi lahko računalnik s kvantno premočjo to skrajšal na 900 milijonov milijard let. To ni tako velik napredek.
Pravi cilj je računalnik s kvantno praštevilo. In to je tisti, v katerem bi lahko v 10 sekundah zlomil ključ. Kar zadeva to, velja, da gre za približno 5 do 10-letni dogodek.
Ampak vedno hitro rečem, da je skoraj nepomembno, koliko časa bo trajalo, da pridemo do tja. Zlobni akterji ves čas zbirajo podatke in to bodo vedno počeli, ker je to prelahko narediti. Zbirali bodo podatke iz vladnega urada za upravljanje osebja ali načrte F-35 podjetja Lockheed Martin. In sedeli bodo na tem, dokler ne bodo imeli kvantnega računalnika, ki lahko zlomi ključ in odpre podatke.
”… Zdaj imate zagotovilo, da nihče ne more odkleniti vaših podatkov in prebrati vaše podatkovne datoteke.”
Recimo, da ste švicarska banka in imate veliko strank, ki bi raje ohranile svojo identiteto zasebno. Torej bi si danes resnično želeli šifrirati s kvantnimi ključi in se ne izpostavljati zbiranju njihovih podatkov ter skrbeti, da bo nekdo imel kvantni računalnik, ki bi ga lahko zlomil.
Quantum Xchange temelji na uporabi kvantnih ključev. Ali lahko pojasnite, kako delujejo in jih je zaradi tega težje razbiti?
Kvantni ključ se razlikuje od ključa RSA po tem, da je sestavljen iz fotonov. Ko prenesete ključ od točke A do točke B, gre ključ zraven in vsak foton, ki ga pošljemo, je lahko kodiran z enico ali ničlo.
Če je nekdo poskušal prisluškovati temu ključu, se je zaradi Heisenbergovega načela negotovosti izkazalo, da če kdo poskuša prisluškovati na optičnem delcu, kot je proton, se spremeni kvantno stanje in zato ključ ne predstavlja več ključa, ki bo odklenil podatke.
Ker se zanašate na zakon fizike, ki je nespremenljiv kot gravitacija, imate zdaj zagotovilo, da nihče ne more odkleniti vaših podatkov in prebrati vaše podatkovne datoteke. Ključ ne more preživeti, da bi se ga kdo dotaknil.
Vaš sistem "zaupanja vrednega vozlišča" trdi, da težave z dosegom rešuje s kvantnimi ključi. Zakaj je prišlo do težave z obsegom in kako ste jo rešili?
Ena od pomanjkljivosti kvantne distribucije ključev je, da je največ, kar lahko naredite, približno 100 kilometrov prenos ključa. To je verjetno tisto, kar je odložilo uvedbo Quantum Key Distribution v Združenih državah.
"Da bi nekdo zlomil kvantni ključ, so potrebne izredne okoliščine."
Delali smo z Battelle Memorial Laboratories in iznašli smo način za podaljšanje razdalje, ki jo lahko prepotuje kvantni ključ. Zdaj lahko potuje na neomejeno razdaljo.
Našli smo način za kodiranje kvantnega ključa znotraj druge kvantne kletke, kar nam omogoča, oddajajte več sto kilometrov naenkrat in to ne krši negotovosti načelo.
Zmožnost preseči to omejitev je bila ključnega pomena, da je to uspelo. To je velik preboj in omogoča to tehnologijo.
Opazil sem, da Quantum Xchange trdi, da je pionirsko »nezlomljivo šifriranje«. Kako dobesedno naj to razumemo? Je to res nezlomljivo, zdaj in v prihodnosti?
Ko podate drzno trditev, kot je ta, imate vedno ljudi, ki vas bodo izpodbijali, in kriptografi kot razred inženirjev ali znanstvenikov so zelo dobri pri izpodbijanju tega komentarja.
»To ni tehnologija, ki se je pojavila čez noč. V Ženevi poteka že deset let …«
Vendar se izkaže, da je verjetno nezlomljiv, ker se zanašamo na zakon fizike. Zdaj, ali obstaja verjetnost, ki ni enaka nič, da bi ga kdo zlomil? ja Vendar menimo, da je zelo malo verjetno. Dobesedno, da bi nekdo zlomil kvantni ključ, so potrebne izredne okoliščine.
Recimo, da pošljem milijon fotonov, ti pa na koncu sprejmeš 100.000 kot popolnoma nespremenjenih. Če bi bili podli igralec, ki poskuša prestreči moj kvantni ključ, bi morali 900.000-krat pravilno uganiti, ali je foton ena ali nič.
Zdaj je to matematično izvedljivo. Toda v mojem svetu in v praktičnem svetu je to nemogoče.
Ali je rešitev Quantum Xchange osredotočena samo na odvračanje grožnje kvantnih računalnikov ali je to nekaj, kar je mogoče uporabiti za številne scenarije?
Primer splošne uporabe je varovanje vseh kritičnih informacij. Danes ga v Ženevi uporablja njihovo vladno vodenje volitev za prenos volilnih podatkov z uporabo kvantne zaščite ključev. Absolutno je usmerjen v preprečevanje hekerjem kraje podatkov. Če so kvantni računalniki napad, je kvantno šifriranje obramba.
To ni tehnologija, ki se je pojavila čez noč. Deset let deluje v Ženevi, pet let deluje v laboratorijih Battelle. Zdaj ga uvajamo v New Yorku. To je oprema, ki danes deluje in je danes izvedljiva.
Priporočila urednikov
- Znanstveniki so pravkar dosegli preboj v kvantnem računalništvu
- IBM-ov novi 127-qubit procesor je velik preboj v kvantnem računalništvu
- IBM izdeluje največji kvantni računalnik - in ogromen hladilnik, v katerega ga lahko spravite
- Honeywell dela preskok s termostatov na kvantne računalnike
- Intel razvija kriogeni nadzorni čip, ki naj bi poenostavil kvantno računalništvo
