První škálovatelný kvantový počítač znamená nebezpečí pro používaná šifrování

  • Vědci vytvořili formu kvantového počítače, která dokáže efektivně faktorizovat číslo 15
  • Design počítače s využitím pěti atomů a laserů lze ale snadno škálovat pro použití s mnohem většími čísly
  • Používaná šifrování u kreditních karet a dalších oblastí jsou v  reálném nebezpečí
První škálovatelný kvantový počítač znamená nebezpečí pro používaná šifrování

O kvantových počítačích je v poslední době slyšet poměrně hodně, ale to se tak moc netýká reálně dostupných modelů od D-Wave, kterým se spíše přezdívá „kvantové akcelerátory“ protože nejsou univerzální a lze je tak použít jen pro velmi specifické oblasti statistických výpočtů.

Tyto komerčně dostupné kvantové počítače totiž nezvládnou známý Shorův algoritmus, takže nejsou pro současná šifrováním větším nebezpečím než klasické počítače. Vědci z MIT a univerzity v Innsbrucku ale představili a vyrobili nových druh kvantového počítače, který je určen přímo pro tento algoritmus a podporuje i škálovatelný design pro náročnější výpočty. Omezení je tak pouze v rámci peněz a už nikoli v rámci našich schopností v oblasti fyziky.

Pět atomů pro nejlehčí výpočet

Snaha o vytvoření kvantového počítače, který by dokázal řešit Shorův algoritmus, není žádnou novinkou, už v roce 2001 představil Isaac Chuang návrh kvantového počítače tvořený jednou molekulou, která mohla být v superpozici a ovládaná magnetickou rezonancí pro faktorizaci čísla 15 (3 x 5).

Jednalo se sice o první skutečnou realizaci takového výpočetního systému, problém ale byl, že konstrukci nešlo škálovat pro využití s opravdu velkými čísly, která jsou řádově složitější. Zatímco faktorizaci čísla 15 lze zvládnout z hlavy, u prezentovaného čísla 91 (7 x 13) budete potřebovat nějaký papír a v případě skutečně velkých čísel, která mají například 232 čísel, je potřeba výpočetního výkonu i několika let při použití běžných počítačů zapojených do společného výpočtu.

Nová konstrukce kvantového počítače, který se podařilo i reálně sestrojit, je ale mnohem efektivnější a hlavně ji lze velmi snadno technologicky škálovat. Pro faktorizaci čísla 15 už není nutné 12 qubitů jako dříve, ale pouze pět qubitů. V rámci vytvořeného systému je každý qubit reprezentován jedním atomem v iontové pasti, který může být v superpozici (0 a 1 zároveň) a pomocí laserů je možné vytvářet logické členy pro zpracování Shorova algoritmu. K získání a uložení výsledků se používá pátý atom.

Více atomů a více laserů pro větší čísla

Nový design je možné poměrně snadno využít pro postavení mnohem většího a složitějšího kvantového počítače, který si poradí s mnohem většími čísly v nesrovnatelně kratším čase, než běžné počítače. Podle Chuanga stačí pouze zvýšit počet atomů, které jsou v iontové pasti a počet laserů, které je ovládají pro účely logických hradel k řešení Shorova algoritmu. Systém už přitom právě nemá omezení jako u starší verze, kdy při větších počtech atomů docházelo k zahlcení a nepřesnostem ovládání i získávání výsledků.

Prezentovaná konstrukce je tak „neomezená“ a jediným problémem je cena za případný pokročilý model, který by obsahoval velký počet atomů a laserů. Ale vzhledem k tomu, že zabezpečení dat je v tomto případě důležité i pro skupiny, které mají obrovské prostředky – typicky bohaté státy po celém světě, rozhodně se jedná o důležitý náznak toho, jak moc se mohou věci z pohledu zabezpečení v blízké budoucnosti zvrtnout.

Staré šifrovací metody brzy padnou

Pokud vždy používáte moderní či nejmodernější technologie s moderními zabezpečovacími prvky, jste samozřejmě v mnohem větším bezpečí z pohledu šifrování dat, než kdyby jste stále spoléhali na cokoli staršího.

Je ale potřeba si uvědomit, že poměrně dost velký objem informací je někde ukládán či archivován a i když zabezpečení není možné s dnešními technologiemi prolomit nebo se to vyplatí jen pro konkrétní kritické případy, v budoucnu to bude stále snazší a dostupnější pro stále více skupin či jednotlivců.

Jsou tak k dispozici stále pokročilejší formy šifrování, které už jsou připravené i pro první kvantové počítače, ale jejich složitost se rovněž musí neustále zlepšovat, protože i výkon a schopnosti kvantových počítačů půjdou velmi rychle kupředu. Bude tak zajímavé sledovat trh, obzvláště v případě pomalejších (z dnešního pohledu) entit jako jsou státy, banky a podobně, u kterých trvá implementace nových technologií poměrně dlouho, zatímco technologický vývoj stále zrychluje.

Obecně je potřeba při používání jakékoli elektroniky napojené do komunikační či internetové sítě myslet na to, že jakmile jakoukoli informaci odešlete (platí i pro synchronizaci atp.), ztrácíte nad ní kontrolu. A to může platit nejen v dané době (žádné nebo slabé šifrování kdekoli na cestě přenosu), ale třeba i do budoucna (silné šifrování v aktuální době, slabé pro budoucí systémy), kdy může být taková informace nakonec jednoduše strojově zpracovaná a potenciálně zneužitelná proti vám.

Témata článku: Technologie, Internet, Bezpečnost, Superpočítače, Kvantové počítače, Šifrování, Past, Wave, Isaac

6 komentářů

Nejnovější komentáře

  • vransen 7. 3. 2016 21:48:43
    Ty kvantové počítače jsou pořád takové nevyzpytatelné. První experiment...
  • Patrik Jerčík 7. 3. 2016 15:04:07
    Připomělo mě to tuto přednášku.. Vysvětluje...
  • Pavel Riedl 6. 3. 2016 15:52:29
    Vypadá to, že operace Venona II je pomalu na spadnutí.
Určitě si přečtěte

Pojďme programovat elektroniku: Postavíme si titěrnou Wi-Fi meteostanici s lepším teploměrem než Netatmo

Pojďme programovat elektroniku: Postavíme si titěrnou Wi-Fi meteostanici s lepším teploměrem než Netatmo

** Dnes se podíváme na maličkou Wi-Fi destičku Wemos D1 mini ** A připojíme k ní barometrický a teplotní shield ** Poběží na ní web a nabídne i JSON API

18.  6.  2017 | Jakub Čížek | 28

Jak vybrat monitor k počítači: nenechte se zlákat nepodstatnými parametry

Jak vybrat monitor k počítači: nenechte se zlákat nepodstatnými parametry

** Na jaké parametry se zaměřit a kde vás výrobci chtějí nachytat ** Monitory se stále více specifikují pro konkrétní určení ** Náročný hráč nebo profesionální grafik mají různé požadavky

20.  6.  2017 | Tomáš Holčík | 31

Dlouhodobý test HTC Vive: co vám recenze o virtuální realitě neřeknou

Dlouhodobý test HTC Vive: co vám recenze o virtuální realitě neřeknou

** Ani hry se sebelepší grafikou vás nevtáhnou tolik, jako ve virtuální realitě ** Pro sledování filmů není VR ani zdaleka ideální ** I první generace je skvělá, stále však působí jako prototyp

20.  6.  2017 | Stanislav Janů | 22

Jak unikají informace o nových iPhonech? Třeba podprsenkami čínských pracovnic

Jak unikají informace o nových iPhonech? Třeba podprsenkami čínských pracovnic

** Na černém trhu mohou zaměstnanci továren za kradené součástky inkasovat částku ve výši ročního platu ** Velké množství informací je vyneseno i z centrály Applu ** Díly jsou pašovány v botách, podprsenkách i odpadem

21.  6.  2017 | Stanislav Janů | 22


Aktuální číslo časopisu Computer

Bojujeme proti Fake News

Dva velké testy: fotoaparáty a NASy

Co musíte vědět o změně evropského roamingu

Radíme s výběrem základní desky