(ใน) ปลอดภัย: สัมภาษณ์ John Prisco แห่ง Quantum Xchange

(ไม่ปลอดภัย เป็นคอลัมน์รายสัปดาห์ที่เจาะลึกหัวข้อความปลอดภัยทางไซเบอร์ที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

ความก้าวหน้าล่าสุดได้เปลี่ยนคำถามของการมาถึงของคอมพิวเตอร์ควอนตัมจาก "ถ้า" เป็น "เมื่อใด" พวกเขาจะสามารถทำงานบางอย่างให้สำเร็จได้อย่างรวดเร็ว ดีกว่าคอมพิวเตอร์คลาสสิกหลายร้อยหรือหลายพันเท่า ซึ่งจะทำให้เราสามารถไขปริศนาสำหรับคำถามที่ไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยสมัยใหม่ วิธีการ

การเข้ารหัสสมัยใหม่เป็นหนึ่งในคำถามเหล่านั้น ปัจจุบันได้รับการปกป้องด้วยจำนวนเฉพาะซึ่งคอมพิวเตอร์คลาสสิกไม่สามารถแก้ไขได้ก่อนที่จักรวาลจะดับลงอย่างร้อนแรง การเข้ารหัสอาจถูกเปิดกว้างด้วยพลังของควอนตัม

โชคดีที่มันเป็นดาบสองคม ฟิสิกส์ควอนตัมยังสามารถใช้เพื่อทำให้การเข้ารหัสดีขึ้น โดยปกป้องข้อมูลจากภัยคุกคามทั้งในปัจจุบันและอนาคต หากต้องการทราบว่าวิธีนี้ทำงานอย่างไร และใช้งานได้จริงในปัจจุบันหรือไม่ เราได้พูดคุยกับ John Prisco ซีอีโอและประธานของ

ควอนตัมเอ็กซ์เชนจ์ซึ่งเป็นเครือข่ายควอนตัมไฟเบอร์แห่งแรกที่มีจำหน่ายในสหรัฐอเมริกา

เทรนด์ดิจิทัล: อะไรทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถถอดรหัสการเข้ารหัสแบบเดิมๆ ได้ดี

จอห์น พริสโก ประธานและซีอีโอของ Quantum Xchange: เนื่องจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมไม่ได้ใช้บิตที่เป็นหนึ่งหรือศูนย์ ในความเป็นจริง พวกเขากำลังใช้โฟตอนที่สามารถเป็นเลขศูนย์และเลขศูนย์พร้อมกันได้ มันเป็นเพียงความสามารถในการประมวลผลแบบขนานขนาดใหญ่ที่คอมพิวเตอร์หลักที่เราใช้ในปัจจุบันไม่สามารถทำได้ เนื่องจากบิตสามารถอยู่ในสถานะเดียวหรือเป็นศูนย์เท่านั้น

ดังนั้น คุณจะรู้ว่าคุณมักจะได้ยินความคิดเห็นที่ว่า “คอมพิวเตอร์สามารถอ่านหนังสือทั้งหมดได้เร็วแค่ไหนและ ของในหอสมุดแห่งชาติ” นั่นคือการพูดเกี่ยวกับการอ่านหนังสือแต่ละเล่ม ตามลำดับ วิธีที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมอ่านหนังสือในหอสมุดรัฐสภาคือการอ่านทั้งหมดพร้อมกัน

ด้วย Cypher RSA 2048 รุ่นล่าสุด ซึ่งใช้คอมพิวเตอร์ทั่วไป จะต้องใช้เวลานับพันล้านล้านปีกว่าจะใช้กำลังดุร้ายทำลายกุญแจนั้น คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำได้ภายในเวลาประมาณ 10 วินาที

คุณคิดว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะมีความซับซ้อนพอที่จะเป็นภัยคุกคามต่อการเข้ารหัสได้เมื่อใด

มีแนวคิดที่เรียกว่าอำนาจสูงสุดของควอนตัม นั่นไม่น่าสนใจมากนักแม้ว่าจะฟังดูเหมือนเป็นเช่นนั้นก็ตาม หมายความว่าเมื่อคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีประสิทธิภาพมากกว่าคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป Google คิดว่าพวกเขาจะมีคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีอำนาจสูงสุดภายในสิ้นปีที่แล้ว

พวกเขาบอกว่าพวกเขากำลังจะมีคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีอำนาจสูงสุดภายในสิ้นปีนี้ ดังนั้น เมื่อฉันพูดถึงการแคร็ก RSA 2048 ที่ใช้เวลาหนึ่งพันล้านพันล้านปี คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีอำนาจเหนือกว่าอาจย่นระยะเวลานั้นให้เหลือ 900 ล้านปี นั่นไม่ใช่ความก้าวหน้าที่ยิ่งใหญ่นัก

เป้าหมายที่แท้จริงคือคอมพิวเตอร์ควอนตัมไพร์ม และนั่นเป็นสิ่งหนึ่งที่คุณสามารถไขกุญแจได้ภายใน 10 วินาที ในแง่นี้ ถือเป็นงานประมาณ 5 ถึง 10 ปี

แต่ฉันมักจะพูดอย่างรวดเร็วว่าเกือบจะไม่เกี่ยวข้องว่าจะต้องใช้เวลานานเท่าใดจึงจะไปถึงที่นั่นได้ ผู้แสดงที่ชั่วร้ายมักจะรวบรวมข้อมูลอยู่ตลอดเวลา และพวกเขาจะทำเช่นนั้นเสมอ เพราะมันง่ายเกินไปที่จะทำ พวกเขาจะเก็บเกี่ยวข้อมูลจากสำนักงานบริหารงานบุคคลของรัฐบาลหรือแผน F-35 จาก Lockheed Martin และพวกเขาจะนั่งบนนั้นจนกว่าพวกเขาจะมีคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถทำลายกุญแจและเปิดข้อมูลได้

สมมติว่าคุณเป็นธนาคารในสวิสเซอร์แลนด์ และคุณมีลูกค้าจำนวนมากที่ต้องการเก็บข้อมูลประจำตัวของตนไว้เป็นส่วนตัว ดังนั้น คุณต้องการเข้ารหัสโดยใช้ควอนตัมคีย์จริงๆ ในวันนี้ และอย่าปล่อยให้ตัวเองโดนรวบรวมข้อมูล และกังวลว่าจะมีคนมีคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถทำลายมันได้

Quantum Xchange สร้างขึ้นโดยใช้คีย์ควอนตัม คุณช่วยอธิบายวิธีการทำงานของมันและทำให้ถอดรหัสยากขึ้นได้ไหม?

คีย์ควอนตัมแตกต่างจากคีย์ RSA ตรงที่ประกอบด้วยโฟตอน เมื่อคุณส่งคีย์จากจุด A ไปยังจุด B คีย์จะไปตามนั้น และโฟตอนแต่ละโฟตอนที่เราส่งไปสามารถเข้ารหัสด้วยค่า 1 หรือ 0

ถ้ามีใครพยายามแอบฟังกุญแจนั้น ปรากฎว่าเป็นเพราะหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก ว่าถ้าใครพยายามจะแอบฟัง บนอนุภาคเชิงแสงเช่นโปรตอน สถานะควอนตัมจะเปลี่ยนไป ดังนั้นคีย์จึงไม่เป็นตัวแทนของคีย์ที่จะปลดล็อกข้อมูลอีกต่อไป

เนื่องจากคุณต้องอาศัยกฎแห่งฟิสิกส์ซึ่งไม่เปลี่ยนรูปเหมือนกับแรงโน้มถ่วง ตอนนี้คุณจึงมั่นใจได้ว่าจะไม่มีใครสามารถปลดล็อกข้อมูลของคุณและอ่านไฟล์ข้อมูลของคุณได้ กุญแจไม่สามารถรอดพ้นจากใครก็ตามที่สัมผัสมัน

ระบบ 'โหนดที่เชื่อถือได้' ของคุณอ้างว่าสามารถแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับช่วงคีย์ควอนตัมได้ เหตุใดจึงมีปัญหาเรื่องขอบเขต และคุณแก้ไขได้อย่างไร

ข้อบกพร่องอย่างหนึ่งของการกระจายคีย์ควอนตัมคือวิธีที่ดีที่สุดที่คุณสามารถทำได้คือส่งคีย์ประมาณ 100 กิโลเมตร นั่นอาจเป็นสิ่งที่ทำให้การเปิดตัว Quantum Key Distribution ในสหรัฐอเมริกาล่าช้าออกไป

สิ่งที่เราทำคือทำงานร่วมกับ Battelle Memorial Laboratories และคิดค้นวิธีที่จะขยายระยะทางที่คีย์ควอนตัมสามารถเดินทางได้ สามารถเดินทางได้แล้วไม่จำกัดระยะทาง

เราได้คิดค้นวิธีเข้ารหัสคีย์ควอนตัมภายในกรงควอนตัมอื่น และนั่นช่วยให้เราสามารถ ส่งครั้งละหลายร้อยกิโลเมตรและไม่ทำลายความไม่แน่นอน หลักการ.

ความสามารถในการก้าวข้ามข้อจำกัดนี้ถือเป็นสิ่งสำคัญในการทำให้สิ่งนี้เป็นไปได้ ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งใหญ่และเป็นปัจจัยสนับสนุนเทคโนโลยีนี้

ฉันสังเกตเห็นว่า Quantum Xchange อ้างว่ามันเป็นผู้บุกเบิก “การเข้ารหัสที่ถอดรหัสไม่ได้” เราควรจะใช้สิ่งนั้นอย่างแท้จริงเพียงใด? สิ่งนี้ไม่สามารถแตกหักได้อย่างแท้จริงทั้งในปัจจุบันและในอนาคตหรือไม่?

เมื่อคุณกล่าวอ้างอย่างกล้าหาญเช่นนั้น คุณจะมีคนที่จะท้าทายคุณอยู่เสมอ และนักวิทยาการเข้ารหัสลับในฐานะวิศวกรหรือนักวิทยาศาสตร์ก็สามารถท้าทายความคิดเห็นนั้นได้ดีมาก

อย่างไรก็ตาม ปรากฎว่าเนื่องจากเราอาศัยกฎแห่งฟิสิกส์ จึงไม่อาจแตกหักได้ ทีนี้ มีความน่าจะเป็นที่ไม่เป็นศูนย์หรือไม่ที่จะมีใครสามารถทำลายมันได้? ใช่. แต่เราคิดว่ามันไม่น่าเป็นไปได้อย่างยิ่ง แท้จริงแล้ว การที่ใครสักคนจะทำลายคีย์ควอนตัมได้นั้น จำเป็นต้องมีสถานการณ์ที่ไม่ธรรมดา

สมมติว่าฉันส่งโฟตอนออกไปหนึ่งล้านโฟตอน และสุดท้ายคุณก็ยอมรับว่าโฟตอนจำนวน 100,000 ตัวนั้นไม่มีการดัดแปลงโดยสิ้นเชิง หากคุณเป็นนักแสดงที่ชั่วร้ายที่พยายามสกัดกั้นคีย์ควอนตัมของฉัน คุณจะต้องเดาให้ถูกต้อง 900,000 ครั้งว่าโฟตอนเป็นหนึ่งหรือศูนย์

ในทางคณิตศาสตร์ก็สามารถทำได้ แต่ในโลกของฉันและโลกแห่งความเป็นจริง มันเป็นไปไม่ได้

โซลูชันของ Quantum Xchange มุ่งเน้นไปที่การยับยั้งภัยคุกคามของคอมพิวเตอร์ควอนตัมเท่านั้น หรือเป็นสิ่งที่ใช้ได้กับหลายสถานการณ์หรือไม่

กรณีการใช้งานทั่วไปคือการปกป้องข้อมูลที่สำคัญ ปัจจุบันมีการใช้สิ่งนี้ในเจนีวาโดยฝ่ายบริหารการเลือกตั้งของรัฐบาล เพื่อส่งข้อมูลการสำรวจความคิดเห็นโดยใช้การป้องกันคีย์ควอนตัม มันมุ่งเป้าไปที่การป้องกันแฮกเกอร์จากการขโมยข้อมูลอย่างแน่นอน หากคอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นฝ่ายรุก การเข้ารหัสควอนตัมก็เป็นการป้องกัน

นี่ไม่ใช่เทคโนโลยีที่ผุดขึ้นมาในชั่วข้ามคืน ดำเนินการในเจนีวามาสิบปีแล้ว และดำเนินการในห้องทดลองของ Battelle เป็นเวลาห้าปี เรากำลังปรับใช้ตอนนี้ในนิวยอร์ก นี่คืออุปกรณ์ที่ใช้งานได้ในปัจจุบัน และสามารถใช้ได้ในปัจจุบัน

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• นักวิทยาศาสตร์เพิ่งประสบความสำเร็จในการพัฒนาควอนตัมคอมพิวติ้ง
• โปรเซสเซอร์ 127 คิวบิตใหม่ของไอบีเอ็มถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการประมวลผลควอนตัม
• IBM กำลังสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใหญ่ที่สุด และตู้เย็นขนาดยักษ์สำหรับติดตั้ง
• Honeywell กำลังก้าวกระโดดจากเทอร์โมสตัทไปสู่คอมพิวเตอร์ควอนตัม
• Intel พัฒนาชิปควบคุมความเย็นที่คาดว่าจะปรับปรุงการประมวลผลควอนตัม