NSA mērķis ir izveidot kvantu datoru, lai "uzlauztu lielāko daļu šifrēšanas veidu"

Istabas izmēra metāla kastēs, kas aizsargātas pret elektromagnētiskām noplūdēm, Nacionālā drošības aģentūra sacenšas, lai izveidotu datoru, kas varētu pārtraukt gandrīz visu veidu šifrēšanu, ko izmanto, lai aizsargātu banku, medicīnas, biznesa un valdības ierakstus visā pasaulē.Saskaņā ar bijušā NSA darbuzņēmēja Edvarda Snoudena iesniegtajiem dokumentiem centieni izveidot “kriptoloģiski noderīgu kvantu datoru” - mašīnu, kas ir eksponenciāli ātrāka par klasiskajiem datoriem - ir daļa no 79.7 miljonu ASV dolāru vērtas pētniecības programmas “Cietu mērķu iekļūšana”. Liela daļa darba tiek izvietoti saskaņā ar klasificētiem līgumiem a laboratorija Koledžas parkā, Md.

Kvantu datora izstrāde jau sen ir bijis mērķis daudziem zinātnieku aprindām, un tam ir revolucionāra ietekme uz tādām jomām kā medicīna, kā arī NSA kodoliekārtu misijai. Izmantojot šādu tehnoloģiju, tiktu lauzti visi pašreizējie publiskās atslēgas šifrēšanas veidi, ieskaitot tos, kurus izmanto daudzās drošās vietnēs, kā arī veidu, ko izmanto valsts noslēpumu aizsardzībai.

Fiziķi un datorzinātnieki jau sen spekulēja par to, vai NSA centieni ir progresīvāki nekā labākās civilās laboratorijas. Kaut arī aģentūras pētījumu apjoms joprojām nav zināms, Snoudena iesniegtie dokumenti liecina, ka NSA nav tuvāk panākumiem nekā citi zinātnieku aprindās.

"Šķiet maz ticams, ka NSA varētu būt tik tālu priekšā atvērtajai pasaulei, ja neviens to nezina," sacīja Masačūsetsas Tehnoloģiskā institūta elektrotehnikas un datorzinātņu asociētais profesors Skots Āronsons.

NSA, šķiet, sevi uzskata par skrienošu kaklu un kvantu skaitļošanas laboratorijām, kuras sponsorē Eiropas Savienība un Šveices valdība, ar vienmērīgu progresu, bet maz iespēju tūlītēju izrāvienu.

"Ģeogrāfiskā darbības joma ir samazinājusies no globāliem centieniem uz diskrētu fokusu uz Eiropas Savienību un Šveici," teikts vienā NSA dokumentā.

MIT kvantu mašīnbūves profesors Sets Loids sacīja, ka NSA uzmanības centrā nav neviena. "ES un Šveice pēdējās desmitgades laikā ir guvusi ievērojamus panākumus un ir sasniegusi ASV kvantu skaitļošanas tehnoloģiju," viņš teica.

NSA atteicās komentēt šo rakstu.

Dokumenti tomēr norāda, ka aģentūra dažus pētījumus veic lielās, aizsargātās telpās, kas pazīstamas kā Faradejas būri, un kas ir paredzētas, lai novērstu elektromagnētiskās enerģijas ienākšanu vai izplūdi. Tie, saskaņā ar vienu īsu aprakstu, ir nepieciešami, "lai turpinātu delikātus kvantu skaitļošanas eksperimentus".

[Lasiet dokumentu, kurā aprakstīti klasifikācijas līmeņi, kas saistīti ar kvantu skaitļošanas centieniem]

Kvantu skaitļošanas pamatprincips ir pazīstams kā “kvantu superpozīcija” - ideja, ka objekts vienlaikus pastāv visos stāvokļos. Klasiskajā datorā tiek izmantoti bināri biti, kas ir vai nu nulle, vai tie. Kvantu dators izmanto kvantu bitus jeb kvitus, kas vienlaikus ir nulle un viens.

Šī šķietamā neiespējamība ir daļa no noslēpuma, kas atrodas kvantu teorijas centrā, kuru pat teorētiskie fiziķi saka, ka neviens pilnībā nesaprot.

"Ja jūs domājat, ka saprotat kvantu mehāniku, jūs nesaprotat kvantu mehāniku," sacīja vēlais Nobela prēmijas laureāts Ričards Fainmens, kuru plaši uzskata par pionieri kvantu skaitļošanā.

Teorētiski tas darbojas šādi: Kaut arī klasiskajam datoram, lai cik ātri tas būtu, vienlaikus jāveic viens aprēķins, kvantu datoram dažreiz var izvairīties no nepieciešamības veikt aprēķinus, kas nav nepieciešami problēmas risināšanai. Tas ļauj daudz ātrāk un efektīvāk atrast pareizo atbildi.

Kvantu skaitļošanu ir grūti sasniegt, jo šādi datori ir trausli. Teorētiski šāda datora pamatelementos varētu būt atsevišķi atomi, fotoni vai elektroni. Lai saglabātu datora kvantu raksturu, šīs daļiņas būtu rūpīgi jāizolē no to ārējās vides.

"Kvantu datori ir ārkārtīgi smalki, tāpēc, ja jūs tos neaizsargājat no viņu vides, tad aprēķināšana būs bezjēdzīga," sacīja Daniels Lidars, elektrotehnikas profesors un Kvantu informācijas zinātnes un tehnoloģijas centra direktors Dienvidkalifornijas Universitāte.

Strādājošs kvantu dators ļautu viegli izjaukt spēcīgākos šifrēšanas rīkus, kas tiek izmantoti šodien, ieskaitot standartu, kas pazīstams kā RSA, kas nosaukts tā radītāju iniciāļiem. RSA maisa sakarus, padarot tos nelasāmus citiem, izņemot paredzēto saņēmēju, neprasot koplietojamas paroles izmantošanu. To parasti izmanto tīmekļa pārlūkprogrammās, lai nodrošinātu finanšu darījumus un šifrētos e-pastos. RSA tiek izmantots, jo ir grūti aprēķināt divu lielu primāro skaitļu reizinājumu. Šifrēšanas pārtraukšana ietver šo divu skaitļu atrašanu. To nevar izdarīt saprātīgā laika posmā klasiskā datorā.

2009. gadā datorzinātnieki, izmantojot klasiskās metodes, to spēja atklāt primus 768 bitu skaitlī, taču, lai to ņemtu vērā, bija nepieciešami gandrīz divi gadi un simtiem datoru. Zinātnieki lēsa, ka 1,000 bitu šifrēšanas atslēgas, kuru parasti izmanto tiešsaistes darījumiem, izjaukšana prasīs 1,024 reižu ilgāku laiku.

Liela mēroga kvantu dators tomēr teorētiski varētu daudz ātrāk izjaukt 1,024 bitu šifrēšanu. Daži vadošie interneta uzņēmumi pāriet uz 2,048 bitu atslēgām, taču tiek uzskatīts, ka pat tie ir neaizsargāti pret ātru atšifrēšanu ar kvantu datoru.

Kvantu datoriem ir daudz pielietojumu mūsdienu zinātnieku aprindām, tostarp mākslīgā intelekta radīšana. Bet NVD baidās no sekām valsts drošībai.

"Kvantu tehnoloģiju pielietošana šifrēšanas algoritmos draud dramatiski ietekmēt ASV valdības spēju gan aizsargāt sakarus, gan noklausīties ārvalstu valdību sakarus," teikts Snoudena sniegtajā iekšējā dokumentā.

Eksperti nav pārliecināti, cik ātri kvantu dators būtu iespējams. Pirms desmit gadiem daži eksperti teica, ka liela kvantu datora izstrāde nākotnē varētu būt 10 līdz 100 gadi. Pirms pieciem gadiem Loids sacīja, ka mērķim bija jābūt vismaz 10 gadus atpakaļ.

Pagājušajā gadā Mančestras universitātes profesors Džefs Forshaw laikrakstam Guardian sacīja Lielbritānijas laikrakstam "Guardian": "Iespējams, ir pāragri spekulēt par to, kad tiks uzbūvēts pirmais pilna mēroga kvantu dators, taču nesenais progress norāda, ka ir visi iemesli tam būt. optimistisks. ”

"Es nedomāju, ka mums vismaz piecu gadu laikā varētu būt tāda veida kvantu dators, kādu NSA vēlas, ja nav nozīmīga izrāviena, iespējams, daudz ilgāk," nesenā intervijā laikraksts The Washington Post sacīja Loids.

Daži uzņēmumi tomēr apgalvo, ka jau ražo mazus kvantu datorus. Kanādas firma, D-Wave Systems , saka, ka kvantu datorus ražo kopš 2009. gada. Saskaņā ar ziņu ziņām 2012. gadā uzņēmums Google, NASA un Universitāšu Kosmosa pētījumu asociācijai pārdeva versiju 10 miljonu ASV dolāru vērtībā.

Tomēr šis kvantu dators nekad nebūtu noderīgs, lai izjauktu publiskās atslēgas šifrēšanu, piemēram, RSA.

"Pat ja viss, ko viņi apgalvo, ir pareizs, šis dators pēc savas konstrukcijas nevar darboties Shor algoritms, ”Sacīja Džona Hopkinsa universitātes Informācijas drošības institūta pētniecības profesors Metjū Grīns, atsaucoties uz algoritmu, kuru varētu izmantot, lai izjauktu šifrēšanu, piemēram, RSA.

Eksperti domā, ka viens no lielākajiem šķēršļiem šifrēšanas pārtraukšanai ar kvantu datoru ir tāda datora veidošana, kurā būtu pietiekami daudz kvītu, kas ir grūti, ņemot vērā ļoti trauslo kvantu datoru stāvokli. Paredzams, ka līdz septembra beigām NSA varēs iegūt dažus celtniecības blokus, kurus tā dokumentā aprakstīja kā “dinamisku atsaistīšanu un pilnīgu kvantu kontroli diviem pusvadītāju kubitiem”.

"Tas ir lielisks solis, taču tas ir diezgan mazs solis ceļā uz liela mēroga kvantu datora izveidi," sacīja Loids.

Kvantu datoram, kas spēj salauzt kriptogrāfiju, būtu nepieciešami simtiem vai tūkstošiem vairāk kubitu nekā tas.

Nacionālās izlūkošanas programmas budžetā, ko parasti dēvē par “melno budžetu”, sīki aprakstīts projekts “Cieto mērķu iekļūšana” un norādīts, ka šis solis “ļaus sākotnēji pielāgoties lielām sistēmām saistītajos un turpmākajos centienos”.

Vēl vienā projektā, kura nosaukums ir “Tīklu īpašnieks”, tiek izmantoti kvantu pētījumi, lai atbalstītu uz kvantiem balstītu uzbrukumu izveidi tādiem šifrējumiem kā RSA, liecina dokumenti.

"Kvantu skaitļošanas ironija ir tāda, ka, ja jūs varat iedomāties, ka kāds būvē kvantu datoru, kas var pārtraukt šifrēšanu dažas desmitgades nākotnē, tad jums tūlīt jāuztraucas," sacīja Lidars.

Autortiesības: Washington Post

Dalieties ar šo rakstu: