Miesięcznik informatyków i menedżerów IT sektora publicznego

Wojciech Nowakowski

Komputery kwantowe coraz bliżej

Bezpieczeństwo wymiany danych cyfrowych zależy jedynie od dużej czasochłonności łamania szyfrów. Komputer kwantowy będzie w stanie złamać wszystkie stosowane obecnie zabezpieczenia w ułamki sekund. Wystarczy tylko go zbudować, a to już praktycznie się udało.

512-kubitowy procesor D-Wave Vesuvius, serce komputera. Opracowano już nowszą wersję procesora – Vesuvius V6.

Informatyka kwantowa to leżąca na pograniczu informatyki i mechaniki kwantowej interdyscyplinarna dziedzina nauki, która zajmuje się wykorzystaniem możliwości układów kwantowych do przesyłania i obróbki informacji. Najważniejszą zaletą informatyki kwantowej jest szybkość przetwarzania informacji, niemożliwa do uzyskania w klasycznych urządzeniach cyfrowych. Mówiąc krótko: komputery kwantowe będą w stanie wykonywać bardzo szybko wiele operacji w wielu jednoczesnych procesach. Wynika to z praw rządzących mechaniką kwantową.

Dobrze, ale i niebezpiecznie

Wzrost mocy obliczeniowej komputerów powodował i powoduje obecnie, że wiele algorytmów, które uważano za niemożliwe do złamania w rozsądnym czasie, co tym samym zapewniało bezpieczeństwo przesyłania informacji, zostało skompromitowanych. Przykładem tego jest np. symetryczny szyfr DES. To samo zagraża powszechnie dziś stosowanemu asymetrycznemu algorytmowi RSA, czyli najpopularniejszemu szyfrowi wykorzystywanemu m.in. w telekomunikacji, bankowości elektronicznej, bezpiecznych połączeniach internetowych, podpisie cyfrowym i, ogólnie, w sieciach komputerowych. Dlatego dla zachowania poufności – w miarę wzrostu szybkości komputerów – konieczne jest na przykład powiększanie co pewien czas liczby bitów liczb używanych w algorytmie.

Bezpieczeństwo algorytmu RSA polega na żmudnej obliczeniowo operacji tzw. faktoryzacji, czyli rozłożenia na czynniki pierwsze liczby złożonej. Faktoryzacja dużej liczby może zająć nawet najszybszym obecnie komputerom wiele lat intensywnych obliczeń. Wykazało to doświadczenie z 1994 r., kiedy to udało się złamać algorytm RSA dzięki jednoczesnej pracy 1600 dużych komputerów połączonych w sieć. A liczby, których faktoryzację przeprowadzano, nie były tak duże, jak stosowane obecnie.

W tym samym roku informatyk Peter Shor z Massachusetts Institute of Technology opublikował kwantowy algorytm faktoryzacji, dzięki któremu nieistniejący jeszcze, ale zapowiadany komputer kwantowy mógłby rozłożyć dużą liczbę na czynniki pierwsze wręcz błyskawicznie w porównaniu z siecią komputerów klasycznych. Dla wielu był to szok. Pojawienie się tego algorytmu – z uwagi na powszechność stosowania szyfru RSA – zostało potraktowane jako poważne zagrożenie dla poufności operacji teleinformatycznych, czyli dla bezpieczeństwa internetu, w tym bankowości elektronicznej, a w konsekwencji – całej gospodarki. Ocenia się, że współczesne szyfry, dzięki zabiegom utrudniającym ich złamanie, takim jak np. powiększanie liczb, będą zapewniały bezpieczeństwo przez przynajmniej kilka lat. Okres ten się jednak skończy, gdy powstaną komputery kwantowe.

[...]

Autor jest informatykiem, profesorem nadzwyczajnym w Instytucie Maszyn Matematycznych w Warszawie. Zajmuje się wykorzystaniem metod kryptografii współczesnej w teleinformatyce, w technologii klasycznej i kwantowej.

Pełna treść artykułu jest dostępna w papierowym wydaniu pisma. Zapraszamy do składania zamówień na prenumeratę i numery archiwalne.
 
 

Polecamy

Biblioteka Informacja Publiczna

Specjalistyczne publikacje książkowe dla pracowników administracji publicznej

więcej