Følg os

Forsiden

NSA sigter mod at bygge en kvantecomputer til at 'knække de fleste krypteringstyper'

DEL:

Udgivet

on

Vi bruger din tilmelding til at levere indhold på måder, du har givet samtykke til, og til at forbedre vores forståelse af dig. Du kan til enhver tid afmelde dig.

originalI metalbokse i rumstørrelse, der er sikret mod elektromagnetiske lækager, er det nationale sikkerhedsagentur i gang med at bygge en computer, der kan bryde næsten enhver form for kryptering, der bruges til at beskytte bank-, medicinsk-, forretnings- og regeringsregistre rundt om i verden.Ifølge dokumenter leveret af den tidligere NSA-entreprenør Edward Snowden er bestræbelserne på at bygge "en kryptologisk nyttig kvantecomputer" - en maskine eksponentielt hurtigere end klassiske computere - en del af et $79.7 millioner forskningsprogram med titlen 'Penetrating Hard Targets'. Meget af arbejdet er hostet under klassificerede kontrakter hos en laboratorium i College Park, Md.

"Hvis du tror, ​​du forstår kvantemekanik, forstår du ikke kvantemekanik," sagde den afdøde nobelprismodtager Richard Feynman, bredt anset for at være pioneren inden for kvanteberegning. Videnskabsvideobloggen Vertiasium forsøger at hjælpe med at give mening ud af det.

Udviklingen af ​​en kvantecomputer har længe været et mål for mange i det videnskabelige samfund, med revolutionære implikationer for områder som medicin såvel som for NSA's kodebrydende mission. Med en sådan teknologi ville alle nuværende former for offentlig nøglekryptering blive brudt, inklusive dem, der bruges på mange sikre websteder, såvel som den type, der bruges til at beskytte statshemmeligheder.

Fysikere og dataloger har længe spekuleret i, om NSA's indsats er mere avanceret end de bedste civile laboratorier. Selvom det fulde omfang af agenturets forskning forbliver ukendt, antyder dokumenterne leveret af Snowden, at NSA ikke er tættere på succes end andre i det videnskabelige samfund.

"Det virker usandsynligt, at NSA kan være så langt foran den åbne verden, uden at nogen ved det," sagde Scott Aaronson, lektor i elektroteknik og datalogi ved Massachusetts Institute of Technology.

NSA ser ud til at anse sig selv for at køre hals og hals med kvantecomputerlaboratorier sponsoreret af EU og den schweiziske regering, med stabile fremskridt, men ringe udsigt til et øjeblikkeligt gennembrud.

"Det geografiske omfang er blevet indsnævret fra en global indsats til et diskret fokus på EU og Schweiz," hedder det i et NSA-dokument.

reklame

Seth Lloyd, en MIT-professor i kvantemekanisk teknik, sagde, at NSA's fokus ikke er malplaceret. "EU og Schweiz har gjort betydelige fremskridt i løbet af det sidste årti og har indhentet USA inden for kvantecomputerteknologi," sagde han.

NSA afviste at kommentere denne artikel.

Dokumenterne indikerer dog, at agenturet udfører noget af sin forskning i store, afskærmede rum kendt som Faraday-bure, som er designet til at forhindre elektromagnetisk energi i at komme ind eller ud. Disse er ifølge en kort beskrivelse nødvendige "for at holde sarte kvanteberegningseksperimenter kørende."

[Læs et dokument, der beskriver klassifikationsniveauer relateret til kvanteberegningsindsatsen]

Det grundlæggende princip bag kvanteberegning er kendt som "kvantesuperposition", ideen om, at et objekt eksisterer samtidigt i alle stater. En klassisk computer bruger binære bits, som enten er nuller eller etaller. En kvantecomputer bruger kvantebits, eller qubits, som samtidigt er nul og én.

Denne tilsyneladende umulighed er en del af mysteriet, der ligger i hjertet af kvanteteorien, som selv teoretiske fysikere siger, at ingen helt forstår.

"Hvis du tror, ​​du forstår kvantemekanik, forstår du ikke kvantemekanik," sagde den afdøde nobelpristager Richard Feynman, der i vid udstrækning betragtes som pioneren inden for kvanteberegning.

Sådan fungerer det i teorien: Mens en klassisk computer, uanset hvor hurtig den er, skal lave en beregning ad gangen, kan en kvantecomputer nogle gange undgå at skulle lave beregninger, der er unødvendige for at løse et problem. Det giver den mulighed for at finde det rigtige svar meget hurtigere og mere effektivt.

Kvanteberegning er vanskelig at opnå på grund af sådanne computeres skrøbelige natur. I teorien kan byggestenene i en sådan computer omfatte individuelle atomer, fotoner eller elektroner. For at bevare computerens kvantenatur skal disse partikler omhyggeligt isoleres fra deres eksterne miljøer.

"Kvantecomputere er ekstremt sarte, så hvis du ikke beskytter dem mod deres miljø, så vil beregningen være ubrugelig," sagde Daniel Lidar, professor i elektroteknik og direktør for Center for Kvanteinformationsvidenskab og -teknologi ved University of Southern California.

En fungerende kvantecomputer ville åbne døren til nemt at bryde de stærkeste krypteringsværktøjer i brug i dag, inklusive en standard kendt som RSA, opkaldt efter initialerne af dens skabere. RSA forvrider kommunikation og gør dem ulæselige for andre end den tilsigtede modtager, uden at det kræver brug af en delt adgangskode. Det bruges almindeligvis i webbrowsere til at sikre finansielle transaktioner og i krypterede e-mails. RSA bruges på grund af vanskeligheden ved at faktorisere produktet af to store primtal. At bryde krypteringen involverer at finde disse to numre. Dette kan ikke gøres inden for rimelig tid på en klassisk computer.

I 2009 kunne dataloger, der brugte klassiske metoder opdage primtallene inden for et 768-bit tal, men det tog næsten to år og hundredvis af computere at faktorisere det. Forskerne vurderede, at det ville tage 1,000 gange længere tid at bryde en 1,024-bit krypteringsnøgle, som almindeligvis bruges til onlinetransaktioner.

En storstilet kvantecomputer kunne dog teoretisk bryde en 1,024-bit kryptering meget hurtigere. Nogle førende internetvirksomheder flytter til 2,048-bit nøgler, men selv disse menes at være sårbare over for hurtig dekryptering med en kvantecomputer.

Kvantecomputere har mange applikationer til nutidens videnskabelige samfund, herunder skabelsen af ​​kunstig intelligens. Men NSA frygter konsekvenserne for den nationale sikkerhed.

"Anvendelsen af ​​kvanteteknologier til krypteringsalgoritmer truer med dramatisk at påvirke den amerikanske regerings evne til både at beskytte sin kommunikation og aflytte udenlandske regeringers kommunikation," ifølge et internt dokument leveret af Snowden.

Eksperter er ikke sikre på, hvor hurtigt en kvantecomputer ville være gennemførlig. For et årti siden sagde nogle eksperter, at udviklingen af ​​en stor kvantecomputer sandsynligvis var 10 til 100 år ude i fremtiden. For fem år siden sagde Lloyd, at målet var mindst 10 år væk.

Sidste år sagde Jeff Forshaw, professor ved University of Manchester, til den britiske avis Guardian: "Det er sandsynligvis for tidligt at spekulere i, hvornår den første fuldskala kvantecomputer vil blive bygget, men de seneste fremskridt indikerer, at der er al mulig grund til at optimistisk."

"Jeg tror ikke, vi sandsynligvis vil have den type kvantecomputer, som NSA ønsker inden for mindst fem år, i fravær af et væsentligt gennembrud måske meget længere," sagde Lloyd til The Washington Post i et nyligt interview.

Nogle virksomheder hævder dog allerede at producere små kvantecomputere. Et canadisk firma, D-Wave Systems , siger, at det har lavet kvantecomputere siden 2009. I 2012 solgte det en version på 10 millioner dollars til Google, NASA og Universities Space Research Association, ifølge nyhedsrapporter.

Den kvantecomputer ville dog aldrig være nyttig til at bryde offentlig nøglekryptering som RSA.

"Selv om alt, hvad de hævder, er korrekt, kan den computer, ved sit design, ikke køre Shor's algoritme,” sagde Matthew Green, en forskningsprofessor ved Johns Hopkins University Information Security Institute, med henvisning til den algoritme, der kunne bruges til at bryde kryptering som RSA.

Eksperter mener, at en af ​​de største forhindringer for at bryde kryptering med en kvantecomputer er at bygge en computer med nok qubits, hvilket er svært i betragtning af kvantecomputeres meget skrøbelige tilstand. Ved udgangen af ​​september forventede NSA at være i stand til at have nogle byggeklodser, som den beskrev i et dokument som "dynamisk afkobling og fuldstændig kvantekontrol på to halvleder-qubits."

"Det er et godt skridt, men det er et ret lille skridt på vejen til at bygge en storstilet kvantecomputer," sagde Lloyd.

En kvantecomputer, der er i stand til at bryde kryptografi, ville have brug for hundreder eller tusinder flere qubits end det.

Budgettet for det nationale efterretningsprogram, almindeligvis omtalt som det "sorte budget", beskriver projektet "Penetrating Hard Targets" og bemærkede, at dette trin "vil muliggøre indledende skalering mod store systemer i relaterede og efterfølgende indsatser."

Et andet projekt, kaldet "Owning the Net", bruger kvanteforskning til at understøtte skabelsen af ​​kvantebaserede angreb på krypteringer som RSA, viser dokumenter.

"Ironien ved kvantecomputere er, at hvis du kan forestille dig nogen, der bygger en kvantecomputer, der kan bryde kryptering et par årtier ud i fremtiden, så skal du være bekymret lige nu," sagde Lidar.

Copyright: The Washington Post

Del denne artikel:

EU Reporter udgiver artikler fra en række eksterne kilder, som udtrykker en bred vifte af synspunkter. Standpunkterne i disse artikler er ikke nødvendigvis EU Reporters.

trending