Квантови компютри, криптиращи войни и краят на поверителността

Разкриване на информация Вашата поддръжка помага за поддържането на сайта! Печелим такса за препращане за някои от услугите, които препоръчваме на тази страница.


Квантовите компютри и краят на поверителността

От правителството до бизнеса до редовни лица, криптирането е важно. Ето как поддържаме някакво ниво на поверителност в живота си. Той защитава нашия имейл и нашите кредитни карти. За някои това може да е въпрос на живот и смърт. И това е рисков бизнес. Никога не знаем дали нашите пароли са били компрометирани или дали системите, които използваме, предоставят някакъв вид заден прозорец, който позволява на другите да ни шпионират. Но в бъдеще може да се сблъскаме с много по-голям проблем: квантовите компютри.

Шифроването зависи от създаването на математически уравнения, които отнемат на съвременните компютри изключително дълго време за решаване – по-дълго от възрастта на Вселената. Но квантовите компютри биха могли да променят всичко това.

Колко бързи биха били квантовите компютри? Експоненциално. За да разрешите проблема с 100-битовото криптиране, цифровият компютър ще отнеме 250 стъпки. Това е:

1 000 000 000 000 000 стъпки!

Един квантов компютър би предприел само 50 стъпки, за да направи същото изчисление.

И така, какви са тези невероятни устройства? Те са компютри, които използват силата на квантовата механика. Цифровите компютри съхраняват данни в битове. Те могат да бъдат 0 или 1. Квантовите компютри се базират на кубити. Те са две държавни квантови системи – ефективно отчасти 0 и частично 1. Това се нарича квантова суперпозиция. Помислете: котката на Шрьодингер.

Това може да не звучи много, но цяла изчислителна система е изградена върху квантовата суперпозиция. И резултатът е невъобразимо по-бърз компютър.

Или това би било резултатът, ако някой беше успял да изгради универсален квантов компютър. Създаването на кубити е много трудно. И те са нестабилни. В момента те продължават само от порядъка на наносекундите. Но големи институции като Агенцията за национална сигурност и Google работят върху тях. И се постига напредък.

Така че скоро всичките ни тайни ще бъдат разкрити? Ще доведат ли квантовите компютри край на поверителността в интернет?

Получете всички подробности по-долу.

Квантови компютри, криптиращи войни и краят на поверителността

Квантови компютри, криптиращи войни и краят на поверителността

От правоприлагащи органи до престъпници, правителства до бунтовници и активисти до фейсбук дабъл, много хора са разчитали на криптиране, за да защитят своята цифрова информация и да запазят комуникациите си защитени. Но настоящите форми на криптиране могат да бъдат остарели в момента, в който някой успее да изгради квантов компютър. Какво?! Прочетете за смелия нов свят, който ни очаква.

Бинарен срещу квантов

  • двоен
    • Типичните компютри са двоични – те кодират информация като серия от 1s или 0s
      • Това важи дори за суперкомпютрите, които работят стотици хиляди, ако не и милиони, пъти по-бързо от обикновените компютри
    • Тези 1 или 0 се наричат ​​„битове“
      • Малко има две състояния:
        • В / 1
        • Off / 0
  • квант
    • Квантов бит се нарича “quibit”
      • Кубитите не могат да бъдат само 1 или 0, те могат да бъдат и двете едновременно
        • Това се нарича „суперпозиция“
        • Определени молекули, атоми и електрони са успешно използвани като кубити
  • Стойността на квантов компютър
    • Един кубит (или бит) сам по себе си не е от голяма полза, но колкото повече quibits има компютър, толкова по-сложни изчисления може да извърши
    • Едно от нещата, които квантовите компютри могат да направят по-добре от обикновените компютри, е да постигнат крайна цел с експоненциално по-малък брой операции
      • Факторинг на големи числа, например – основата на много криптиране

Шифроване и факториране на големи числа

  • Много често срещани форми на криптиране, като RSA, Diffie-Hellman и други, разчитат на трудността да се разделят големи числа за сигурността на тяхното криптиране (въпреки че други, като EC и AES, не го правят)
    • Основните числа са тези, които могат да бъдат разделени само с 1 и самите тях
      • 1, 5, 7 и т.н..
    • Всички числа имат една основна факторизация
      • Това означава, че всяко число може да бъде постигнато чрез умножаване на някои прайсове заедно
        • 68 = 2 × 2 × 17
        • 3 654 = 2 × 3 × 3 × 7 × 29
    • За компютър намирането на голямо просто число е сравнително просто
      • Факторингът на големи числа е значително по-труден, тъй като това отнема изключително дълго време
        • Нормалните компютри трябва да преминат през всеки набор прайми, докато достигнат правилния набор
        • Дори суперкомпютрите – които имат много процесори, които работят паралелно – имат проблеми с достатъчно големи основни фактори
    • Ако разполагахме с компютър, който може да направи дълъг деление за милионна част от секундата, щеше да отнеме повече време от живота на нашето слънце, за да изчислим 100-цифрено число.
      • Нашето слънце има очакван живот от 15 милиарда години.
    • Времето, което ще отнеме, за да се разбере, е онова, което прави използването на основната факторизация толкова полезно за криптографията.

Как квантовите компютри разбиват кода

  • Дори формите на криптиране, които не използват основната факторизация, разчитат на факта, че разбиването на груба сила изисква толкова много стъпки, че това е невъзможно
    • За да намерите шаблона в EC шифър, например, със 100-битов ключ ще отнеме
      • Двоен компютър: 250 (над 1 квадрилион) стъпки
      • Квантов компютър: 50 стъпки
    • Нормалният компютър трябва да работи по всяко изчисление един по един
      • Кубитите на квантовия компютър позволяват да се избегнат ненужни изчисления
        • В резултат на това може да намери отговора по-бързо и с много по-малко стъпки

Къде мога да си взема собствен квантов компютър?

  • D-Wave Systems, Inc. предлага на пазара D-Wave Two като квантов компютър, но други експерти по компютърни науки не са съгласни, че това е “правилен” квантов компютър
    • Проблемът е, че машината на D-Wave се възползва от някаква квантова механика, но това не е универсален квантов компютър, способен да извършва всякакви квантови изчисления
  • Ето някои от хората, които работят за изграждането на квантовите компютри и кубитите на утрешния ден:
    • Google
      • Google работи с D-Wave Systems от 2009 г.
      • През април 2014 г. Джон Мартинис и група физици от UC Santa Barbara успешно оперират пет кубита заедно с ниска степен на грешка
      • Google нае Мартинис и неговия екип да работят в лабораторията им за квантен хардуер през септември 2014 г.
      • Машината D-Wave, която Google използва, съдържа чип с 512 кубита, свързани в квантов отговорник
        • Квантов разпръсквач решава проблеми с оптимизацията, като „Кой е най-ефективният маршрут за пакет, който да вземете през града?“
      • Понастоящем устройството на D-Wave на Google може да държи кубитите в суперпозиция за няколко наносекунди
        • Според Мартинис той е изградил кубити, които могат да продължат 30 микросекунди (30 000 наносекунди)
    • Агенция за национална сигурност (NSA)
      • Според документи, изтекли от Едуард Сноудън:
        • NSA изгражда квантов компютър, способен да извършва криптография
        • Той е част от изследователската програма на НСА за 79,7 милиона долара, наречена „Проникващи твърди цели“
    • Университет на Нов Южен Уелс в Австралия
      • През октомври 2014 г. два отделни екипа от изследователи в USW успешно създадоха кубити, които са с повече от 99,99 процента точност
      • И двата екипа използваха Silicon-28, изотоп, при създаването на своите кубити, тъй като той е напълно немагнетичен
        • Един екип вгради фосфорен атом в силиция
        • Другият екип създаде и след това вгради изкуствен атом – по същество транзистор с един хванат в себе си електрон
      • Екипът на фосфорния атом постави световен рекорд за продължителността на времевата квантова информация, която може да бъде запазена в силиконова система, преди да се декорира: 35 секунди

Квантово криптиране

  • Въпреки че квантовите компютри биха позволили на потребителите да разбият много форми на криптиране вече там, те също ще насърчат създаването на нови форми на криптиране, особено ултра-сигурни ключове
    • Квантен номер
      • Относно ID Quantique
        • Базиран в Женева, Швейцария
        • Основано: 2001г
        • Предлага на потребителите квантово разпределение на ключовете (QKD)
          • От 2004 г.
      • QKD включва генериране и предаване на ключ за криптиране едновременно
      • Използвайте оптично окабеляване
      • Тъй като измерването на квантовото състояние на информацията влияе върху това, това прави “подслушването” на предаването практически невъзможно.
        • Ако някой се опита да измери фотоните, пътуващи през линията, клиентът ще получи съобщение за грешка и няма да се създаде ключ
      • Системата е ограничена по отношение на обхвата
        • Той предлага само диапазони до 62 мили
        • Компанията е постигнала 155 мили в лабораторията
        • 248 мили е теоретичната граница за този метод
      • Двойката емитер-приемник струва 97 000 долара
    • Институтът за квантови изчисления (IQC)
      • Относно IQC
        • Свързан с Университета на Ватерлоо в Онтарио, Канада
        • Основан: 2002 г.
        • Едно от малкото места в света с дистрибутор на квантови ключове (QKD)
      • Относно QKD
        • Парчетата от QKD се наричат ​​”Alice” и “Bob”
          • Алиса е машина, разположена в централата на ICQ
          • Боб е машина, разположена в близкия Периметричен институт
      • Подобно на IQ Quantique, QKD на IDC зависи от естеството на заплетени частици, за да се гарантира, че никой не може да “слуша” при споделянето на ключ за криптиране
      • Първо, лазер в Университета във Ватерло създава заплетени фотони
        • Алис получава половината от тези фотони
        • Боб получава другата половина
      • Фотоните имат измеримо качество, наречено „поляризация“
        • Поляризацията на всеки даден фотон ще бъде случайна
      • Ако и двата набора на устройството измерват своите фотони, те ще имат една и съща поляризация
      • Присвоявайки 1 или 0 на определена поляризация, Боб и Алис могат да продължат, докато техният генериран на случаен принцип ключ е достатъчно дълъг за тяхното криптиране
      • Този метод е много сигурен, защото:
        • Всеки опит за “слушане” на сигнала ще стане известен
        • Няма начин да се знае каква поляризация ще имат фотоните преди времето
          • По този начин, няма начин да се “работи назад” и да се разберат клавишите

Живеете от квантовия компютър, умирате от квантовия компютър? Със сигурност изглежда, че в крайна сметка квантовите компютри ще направят традиционното двоично криптиране остаряло. Но това ще се случи в същото време, когато квантовите компютри създават съвсем ново ниво на сигурност на данните. И състезанието за криптиране на оръжия ще продължи.

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

Източници

  • Вашето шифроване ще бъде безполезно срещу хакери с квантови компютри
  • За какво се използват суперкомпютрите?
  • Какво прави суперкомпютър?
  • Квантови изчисления
  • кюбит
  • Приказка с два кубита как работят квантовите компютри
  • Битове и байтове
  • Въведение в двоични числа
  • Как работи квантовият компютър?
  • Фосфорната атомна квантова изчислителна машина
  • Квантово изчисление 101
  • Основна факторизация
  • Алгоритъм на RSA
  • Diffie-Hellman Protocol
  • Криптография с публичен ключ
  • Защо факторните числа в примери са труден проблем
  • Какъв е жизненият цикъл на Слънцето
  • NSA се стреми да изгради квантов компютър, който би могъл да пробие повечето видове шифроване
  • Часовникът отчита за криптиране
  • Объркани за проекта за квантови изчисления на NSA? Това компютърният учен MIT може да обясни
  • D-Wave
  • Вашето шифроване ще бъде безполезно срещу хакери с квантови компютри
  • Свръхпроводими Qubit масив точки Квантови компютри
  • Човекът, който ще изгради неуловимия квантов компютър на Google
  • Доказателство за квантово отгряване с повече от сто кубита
  • Google стартира усилия за изграждане на собствен квантов компютър
  • Австралийските изследователи са създали най-точната технология за квантово изчисление
  • Квантен номер
  • Случаят за квантово разпределение на ключове (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