(in) Säkert: Intervju med Quantum Xchanges John Prisco

(i) Säker är en veckokolumn som dyker in i det snabbt eskalerande ämnet cybersäkerhet.

De senaste genombrotten har förändrat frågan om kvantberäkningens ankomst från ett av "om" till "när." De kommer att kunna utföra vissa uppgifter i en takt hundra eller tusentals gånger bättre än klassiska datorer som i sin tur låter oss söka lösningar på frågor som inte kan lösas med moderna metoder.

Modern kryptering är en av dessa frågor. För närvarande skyddad av primtal som klassiska datorer omöjligen kan lösa innan universums värmedöd, kan kryptering slås sönder på vid gavel av kvantkraften.

Lyckligtvis är det ett tveeggat svärd. Kvantfysik kan också användas för att göra kryptering bättre, skydda data mot både nuvarande och framtida hot. För att ta reda på hur det fungerar, och om det är praktiskt idag, pratade vi med John Prisco, VD och VD för

Quantum Xchange, det första fiberkvantnätet som är tillgängligt i USA.

Digitala trender: Vad gör kvantdatorer bra på att knäcka konventionell kryptering?

John Prisco, VD och koncernchef för Quantum Xchange: Eftersom kvantdatorn inte använder bitar som är antingen ett eller noll. Faktum är att de använder fotoner som kan vara ettor och nollor samtidigt. Det är bara en massiv parallell bearbetningsförmåga som en primär dator som vi använder idag inte kan göra, eftersom bitar bara kan existera i antingen ett- eller nolltillstånd.

Så du vet att du alltid hör kommentaren om, "Hur snabbt datorn kunde läsa alla böcker och sakerna i Library of Congress." Tja, det pratas om när det gäller att läsa varje bok seriellt. Sättet som en kvantdator skulle läsa böckerna i Library of Congress, skulle vara att läsa dem alla samtidigt.

Med den senaste RSA 2048-cyphern, med konventionella datorer, skulle det ta en miljard miljarder år att brute force bryta den nyckeln. En kvantdator kunde göra det på cirka 10 sekunder.

När tror du att kvantdatorer kommer att bli tillräckligt sofistikerade för att vara ett verkligt hot mot kryptering?

Det finns ett koncept som kallas kvantöverhöghet. Det är inte särskilt intressant, även om det låter som det är. Det betyder när en kvantdator är kraftfullare än någon konventionell elektronisk dator. Google trodde att de skulle ha en kvantöverlägsenhetsdator i slutet av förra året.

De säger att de nu kommer att ha en kvantöverlägsenhetsdator i slutet av detta år. Så när jag pratar om att knäcka RSA 2048 som tar en miljard miljarder år, kan en kvantdator förkorta det till 900 miljoner miljarder år. Det är inte ett så stort framsteg.

Det verkliga målet är en quantum prime-dator. Och det är en där du kan knäcka nyckeln på 10 sekunder. I termer av det anses det handla om en 5 till 10-årig händelse.

Men jag är alltid snabb med att säga att det nästan är irrelevant hur lång tid det kommer att ta att komma dit. Otrevliga skådespelare samlar in data hela tiden, och de kommer alltid att göra det, eftersom det är för lätt att göra. De kommer att samla in data från Office of Personal Management, regeringen, eller F-35-planerna från Lockheed Martin. Och de kommer att sitta på den tills de har en kvantdator som kan bryta nyckeln och öppna data.

Låt oss säga att du är en schweizisk bank och att du har många kunder som hellre vill hålla sin identitet privat. Så, du skulle verkligen vilja kryptera med kvantnycklar idag, och inte utsätta dig själv för att få sina data skördade, och oroa dig för att någon kommer att ha en kvantdator som kan bryta den.

Quantum Xchange är byggd kring användningen av kvantnycklar. Kan du förklara hur de fungerar och det gör dem svårare att knäcka?

En kvantnyckel är annorlunda än en RSA-nyckel genom att den består av fotoner. När du sänder nyckeln från punkt A till punkt B följer nyckeln med, och varje foton vi skickar med kan kodas med en etta eller nolla.

Om någon försökte avlyssna den nyckeln, visar det sig på grund av Heisenbergs osäkerhetsprincip, att om någon försöker avlyssna på en optisk partikel som en proton ändras kvanttillståndet och därför representerar nyckeln inte längre nyckeln som ska låsa upp data.

Eftersom du förlitar dig på en fysiklag, som är lika oföränderlig som gravitationen, har du nu en garanti för att ingen kan låsa upp dina data och läsa din datafil. Nyckeln kan inte överleva att någon rör den.

Ditt "trusted node"-system påstår sig lösa räckviddsproblem med kvantnycklar. Varför finns det ett räckviddsproblem och hur har du löst det?

En av bristerna med kvantnyckelfördelningen är att det bästa du kan göra är att sända nyckeln cirka 100 kilometer. Det är förmodligen det som har försenat införandet av Quantum Key Distribution i USA.

Vad vi har gjort är att vi har arbetat med Battelle Memorial Laboratories, och vi har kommit på ett sätt att förlänga avståndet som en kvantnyckel kan resa. Den kan nu resa ett obegränsat avstånd.

Vi har kommit på ett sätt att koda en kvantnyckel i en annan kvantbur, och det låter oss fortsätt sända flera hundra kilometer åt gången, och det bryter inte mot osäkerheten princip.

Att kunna ta sig förbi denna begränsning har varit avgörande för att göra detta genomförbart. Det är ett stort genombrott, och det är en möjliggörare för den här tekniken.

Jag märkte att Quantum Xchange hävdar att det är banbrytande "okrossbar kryptering." Hur bokstavligt ska vi ta det? Är detta verkligen okrossbart, nu och i framtiden?

När du gör ett djärvt påstående som det har du alltid människor som kommer att utmana dig, och kryptografer som en klass av ingenjörer eller vetenskapsmän är väldigt bra på att utmana den kommentaren.

Men det visar sig att eftersom vi förlitar oss på en fysiklag, att den förmodligen är okrossbar. Finns det en sannolikhet som inte är noll att någon skulle kunna bryta den? Ja. Men vi tror att det är extremt osannolikt. Bokstavligen, för att någon ska bryta en kvantnyckel, krävs det extraordinära omständigheter.

Låt oss säga att jag skickar ut en miljon fotoner, och det slutar med att du accepterar 100 000 av dem som helt omanipulerade. Om du var en elak skådespelare som försökte fånga upp min kvantnyckel, skulle du behöva gissa rätt 900 000 gånger om fotonen var en etta eller noll.

Nu matematiskt är det genomförbart. Men i min värld och i den praktiska världen är det omöjligt.

Är Quantum Xchanges lösning fokuserad på att avskräcka hotet från kvantdatorer, eller är det något som kan användas för många scenarier?

Det generiska användningsfallet är att skydda all kritisk information. Den används idag i Genève, av deras regeringsledning av valet, för att överföra omröstningsdata med hjälp av kvantnyckelskydd. Det är absolut inriktat på att förhindra hackare från att stjäla data. Om kvantdatorer är brottet är kvantkryptering försvaret.

Det här är inte teknik som har dykt upp över en natt. Den har körts i Genève i tio år, den har körts i Battelles labb i fem år. Vi distribuerar det nu i New York. Det här är utrustning som fungerar idag, och den är lönsam idag.

Redaktörens rekommendationer

• Forskare har precis uppnått ett genombrott inom kvantberäkning
• IBMs nya 127-qubit-processor är ett stort genombrott inom kvantberäkning
• IBM bygger den största kvantdatorn – och ett gigantiskt kylskåp att sätta den i
• Honeywell gör ett steg från termostater till kvantdatorer
• Intel utvecklar ett kryogent kontrollchip som förväntas effektivisera kvantberäkningen