Kvantecomputere, krypteringskrig og slutningen af ​​privatlivets fred

Afsløring: Din support hjælper med at holde webstedet kørt! Vi tjener et henvisningsgebyr for nogle af de tjenester, vi anbefaler på denne side.


Kvantecomputere og slutningen af ​​privatlivets fred

Fra regering til virksomhed til almindelige personer er kryptering vigtigt. Det er sådan, vi opretholder et vist niveau af privatliv i vores liv. Det beskytter vores e-mail og vores kreditkort. For nogle kan det være et spørgsmål om liv og død. Og det er en risikabel virksomhed. Vi ved aldrig, om vores adgangskoder er blevet kompromitteret, eller om de systemer, vi bruger, giver en slags bagdør, der giver andre mulighed for at spionere på os. Men i fremtiden står vi måske over et meget større problem: kvantecomputere.

Kryptering afhænger af at oprette matematiske ligninger, der tager moderne computere en ekstrem lang tid at løse – længere end universets alder. Men kvantecomputere kunne ændre alt dette.

Hvor hurtigt ville kvantecomputere være? Eksponentielt. At løse et 100-bit krypteringsproblem ville tage en digital computer 250 trin. Det er:

1.000.000.000.000.000 trin!

En kvantecomputer ville kun tage 50 trin for at udføre den samme beregning.

Så hvad er disse fantastiske enheder? Det er computere, der udnytter kvantemekanikens magt. Digitale computere gemmer data i bits. De kan være 0 eller 1. Kvantecomputere er baseret på qubits. Det er kvantesystemer med to tilstande – effektivt delvis 0 og delvis 1. Dette kaldes kvanteoverlagring. Tænk: Schrödingers kat.

Dette lyder måske ikke som meget, men et helt beregningssystem er bygget oven på kvantesuperposition. Og resultatet er en ufattelig hurtigere computer.

Eller det ville være resultatet, hvis nogen havde været i stand til at bygge en universel kvantecomputer. Det er meget svært at oprette qubits. Og de er ustabile. I øjeblikket varer de kun i størrelsesordenen nanosekunder. Men store institutioner som National Security Agency og Google arbejder på dem. Og der gøres fremskridt.

Så vil alle vores hemmeligheder snart blive udsat for? Vil kvantecomputere bringe slutningen på online-privatliv?

Få alle nedenstående oplysninger.

Kvantecomputere, krypteringskrig og slutningen af ​​privatlivets fred

Kvantecomputere, krypteringskrig og slutningen af ​​privatlivets fred

Fra retshåndhævelse til kriminelle, regeringer til oprørere og aktivister til Facebook-dabblere, er mange mennesker kommet til at stole på kryptering for at beskytte deres digitale oplysninger og holde deres kommunikation sikker. Men de nuværende former for kryptering kan være forældet i det øjeblik nogen lykkes med at opbygge en kvantecomputer. En hvad?! Læs videre om den modige nye verden, der venter os.

Binær vs kvante

  • Binary
    • Typiske computere er binære – de koder information som en serie på 1 eller 0
      • Dette gælder endda supercomputere, der betjener hundretusinder, hvis ikke millioner, gange hurtigere end almindelige computere
    • Disse 1’ere eller 0’ere kaldes “bits”
      • Lidt har to tilstande:
        • On / 1
        • Fra / 0
  • Quantum
    • En kvantebit kaldes en “quibit”
      • Qubits kan ikke kun være 1 eller 0, de kan begge være på samme tid
        • Dette kaldes “superposition”
        • Visse molekyler, atomer og elektroner er blevet brugt med succes som qubits
  • Værdien af ​​en kvantecomputer
    • En qubit (eller bit) i sig selv er ikke til stor nytte, men jo flere quibits en computer har, jo mere komplekse beregninger kan den udføre
    • En af de ting, kvantecomputere kan gøre bedre end almindelige computere, er at nå et slutmål med et eksponentielt mindre antal operationer
      • Faktorering af stort antal, for eksempel – grundlaget for meget kryptering

Kryptering og faktorering af store numre

  • Mange almindelige former for kryptering, såsom RSA, Diffie-Hellman, og andre er afhængige af vanskeligheden ved at indregne store antal til sikkerhed for deres kryptering (skønt andre, såsom EC og AES, ikke gør det)
    • Primtall er dem, der kun kan divideres med 1 og dem selv
      • 1, 5, 7 osv.
    • Alle numre har en hovedfaktorisering
      • Dette betyder, at hvert tal kan nås ved at multiplicere nogle primater sammen
        • 68 = 2 × 2 × 17
        • 3.654 = 2 × 3 × 3 × 7 × 29
    • For en computer er det relativt enkelt at finde et stort primtal
      • At fakturere stort antal er betydeligt vanskeligere, idet det tager en meget lang tid at gøre det
        • Normale computere skal gennem hvert sæt primer, indtil de når det rigtige sæt
        • Selv supercomputere – som har mange processorer, der arbejder parallelt – har problemer med store nok primfaktoriseringer
    • Hvis vi havde en computer, der kunne gøre lang opdeling i en milliontedel af et sekund, ville det tage længere tid end levetiden for vores sol at faktor et 100-cifret tal.
      • Vores sol har en forventet levetid på 15 milliarder år.
    • Den tid, det vil tage at finde ud af nøglen, er det, der gør brug af prime faktorisering så nyttig til kryptografi.

Hvordan kvantecomputere krakker koden

  • Selv former for kryptering, der ikke bruger primfaktorisering, er afhængig af, at crunching af brute-force-numre kræver så mange trin, at det er umuligt at gøre det
    • At finde mønsteret i en EF-kode, for eksempel med en 100 bit-nøgle ville tage
      • Binær computer: 250 (over 1 kvadrillion) trin
      • Kvantecomputer: 50 trin
    • En normal computer skal arbejde sig igennem hver beregning ad gangen
      • En kvantecomputers qubits tillader den at undgå unødvendige beregninger
        • Som et resultat kan den finde svaret hurtigere og med langt færre trin

Hvor kan jeg få min egen kvantecomputer?

  • D-Wave Systems, Inc. markedsfører deres D-Wave Two som en kvantecomputer, men andre computervidenskabelige eksperter er uenige i, at det er en “ordentlig” kvantecomputer
    • Spørgsmålet er, at D-Wave’s maskine drager fordel af nogle kvantemekanikker, men det er ikke en universal kvantecomputer, der er i stand til at udføre nogen kvanteberegning
  • Her er nogle af de mennesker, der arbejder på at bygge morgendagens kvantecomputere og qubits:
    • Google
      • Google har arbejdet med D-Wave Systems siden 2009
      • I april 2014 opererede John Martinis og en gruppe UC Santa Barbara-fysikere med succes fem qubits sammen med en lav fejlfrekvens
      • Google hyrede Martinis og hans team til at arbejde på deres kvantehardwarelaboratorium i september 2014
      • Den D-Wave-maskine, som Google bruger, indeholder en chip med 512 qubits tilsluttet en kvanteudløbsanordning
        • En kvante-annealer løser optimeringsproblemer som “Hvad er den mest effektive rute for en pakke at tage på tværs af byen?”
      • I øjeblikket kan Googles D-Wave-maskine kun holde qubits i superposition i et par nanosekunder
        • Ifølge Martinis har han bygget qubits, der kan vare i 30 mikrosekunder (30.000 nanosekunder)
    • National Security Agency (NSA)
      • Ifølge dokumenter lækket af Edward Snowden:
        • NSA bygger en kvantecomputer, der er i stand til at udføre kryptografi
        • Det er en del af NSA’s $ 79,7 millioner forskningsprogram kaldet “penetrerende hårde mål”
    • University of New South Wales i Australien
      • I oktober 2014 skabte to separate forskerhold hos USW med succes qubits, der er mere end 99,99 procent nøjagtige
      • Begge hold brugte Silicon-28, en isotop, i oprettelsen af ​​deres qubits, da det er perfekt ikke-magnetisk
        • Et team indlejrede et fosforatom i silicium
        • Det andet team skabte og indlejrede derefter et kunstigt atom – i det væsentlige en transistor med en elektron fanget inde
      • Fosforatomholdet satte verdensrekord for, hvor længe kvanteoplysninger kunne bevares i et siliciumsystem, før det decoheres: 35 sekunder

Kvantekryptering

  • Selvom kvantecomputere ville give brugere mulighed for at knække mange former for kryptering allerede derude, ville de også fremme oprettelsen af ​​nye former for kryptering, især ultrasikre nøgler
    • ID Quantique
      • Om ID Quantique
        • Baseret i Genève, Schweiz
        • Grundlagt: 2001
        • Tilbyder forbruger distribution af kvante nøgler (QKD)
          • Fra 2004
      • QKD involverer generering og transmission af en krypteringsnøgle samtidigt
      • Brug fiberoptisk kabling
      • Da måling af informationens kvantetilstand påvirker den, gør dette ”aflytning” på en transmission praktisk talt umulig.
        • Hvis nogen forsøgte at måle fotonerne, der kørte gennem linjen, ville kunden modtage en fejlmeddelelse, og der blev ikke oprettet nogen nøgle
      • Systemet er begrænset med hensyn til rækkevidde
        • Det tilbyder kun intervaller på op til 62 miles
        • Virksomheden har opnået 155 miles i laboratoriet
        • 248 miles er den teoretiske grænse for denne metode
      • Et emitter-modtagerpar koster $ 97.000
    • Institute for Quantum Computing (IQC)
      • Om IQC
        • Tilsluttet University of Waterloo i Ontario, Canada
        • Grundlagt: 2002
        • Et af de få steder i verden med en kvante nøgeldistributør (QKD)
      • Om QKD
        • Stykkerne i QKD kaldes “Alice” og “Bob”
          • Alice er en maskine placeret på ICQ hovedkvarter
          • Bob er en maskine placeret på det nærliggende Perimeter Institute
      • Ligesom IQ Quantique, afhænger IDC’s QKD af arten af ​​sammenfiltrede partikler for at sikre, at ingen kan “lytte til” på delingen af ​​en krypteringsnøgle
      • Først opretter en laser ved University of Waterloo sammenfiltrede fotoner
        • Alice modtager halvdelen af ​​disse fotoner
        • Bob modtager den anden halvdel
      • Fotoner har en målbar kvalitet kaldet “polarisering”
        • Polariseringen af ​​en given foton vil være tilfældig
      • Hvis begge sæt af enheden måler deres fotoner, vil de have den samme polarisering
      • Ved at tildele 1 eller 0 til en bestemt polarisering kan Bob og Alice fortsætte, indtil deres tilfældigt genererede nøgle er lang nok til deres kryptering
      • Denne metode er meget sikker, fordi:
        • Ethvert forsøg på at “lytte” på signalet vil gøre sig kendt
        • Der er ingen måde at vide, hvilken polarisering fotonerne vil have forud for tiden
          • Der er således ingen måde at “arbejde baglæns” og finde ud af nøglerne

Leve af kvantecomputeren, dø af kvantecomputeren? Det ser bestemt ud til, at kvantecomputere til sidst vil gøre traditionel binær kryptering forældet. Men dette vil ske på samme tid, som kvantecomputere skaber et helt nyt niveau af datasikkerhed. Og løbet om krypteringsvåben fortsætter.

Kilder: arstechnica.com, cacr.uwaterloo.ca, computer.howstuffworks.com, computerworld.com, dwavesys.com, idquantique.com, learningcryptography.com, mathworld.wolfram.com, motherboard.vice.com, nature.com, nyheder. ucsb.edu, pumpkinprogrammer.com, quora.com, sciencealert.com, scienceblogs.com, searchsecurity.com, technologyreview.com, tried.com, universetoday.com, uwaterloo.ca, washingtonpost.com, web.stanford.com, webopedia.com, whatis.techtarget.com, wired.com, youtube.com.

Kilder

  • Din kryptering vil være nytteløs mod hackere med kvantecomputere
  • Hvad bruges supercomputere til?
  • Hvad der gør en supercomputer?
  • Kvanteberegning
  • qubit
  • En fortælling om to kubits, hvordan kvantecomputere fungerer
  • Bits og Bytes
  • Introduktion til binære numre
  • Hvordan fungerer en kvantecomputer?
  • Phosphor Atom Quantum Computing Machine
  • Kvanteberegning 101
  • Prime Factorization
  • RSA-algoritme
  • Diffie-Hellman-protokol
  • Kryptering af offentlig nøgle
  • Hvorfor er faktorisering af numre til forbryder et vanskeligt problem
  • Hvad er solens livscyklus
  • NSA forsøger at bygge kvantecomputer, der kunne knække de fleste typer kryptering
  • Uret krydser for kryptering
  • Forvirret om NSAs Quantum Computing-projekt? Denne MIT Computer Scientist kan forklare
  • D-Wave
  • Din kryptering vil være nytteløs mod hackere med kvantecomputere
  • Superledende Qubit Array-punkter som kvantecomputere
  • Manden, der vil opbygge Googles undvikende kvante-computer
  • Bevis for kvanteudglødning med mere end hundrede qubits
  • Google lancerer indsatsen for at opbygge sin egen kvantecomputer
  • Australske forskere har skabt den mest nøjagtige kvantecomputerteknologi
  • ID Quantique
  • Sagen om kvante nøgledistribution (PDF)
Jeffrey Wilson Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
    Like this post? Please share to your friends:
    Adblock
    detector
    map