On üç53, ve 433. boyutu bu kuantum bilgisayarlar açısından kuantum bitleri, veya önemli kamu ve özel yatırımlar ve girişimler nedeniyle son yıllarda önemli ölçüde büyüyen qubitler. Bu sadece bir miktar meselesi değildir: Bir kuantum bilgisayarın mevcut klasik bilgisayarlarımızı yenmesi, yani “kuantum avantajı” olarak adlandırılan şeyi elde etmesi için hazırlanan kübitlerin kalitesi, sayıları kadar önemlidir. Yine de, yakında böyle bir avantaj sağlayan kuantum hesaplama cihazlarının mevcut olacağı düşünülebilir. Bu günlük hayatımızı nasıl etkiler?

 

Tahmin yapmak hiçbir zaman kolay değildir, ancak kriptografi kuantum bilgisayarların gelişiyle değişecek. Bilgi toplumumuzda mahremiyetin kilit bir sorun olduğu neredeyse önemsiz bir ifadedir: her gün, İnternet aracılığıyla muazzam miktarda gizli veri değiş tokuşu yapılır. Bu işlemlerin güvenliği çok önemlidir ve çoğunlukla tek bir konsepte bağlıdır: karmaşıklık veya daha doğrusu hesaplama karmaşıklığı. Gizli bilgiler gizli kalır çünkü onu okumak isteyen herhangi bir dinleyicinin son derece karmaşık bir matematik problemini çözmesi gerekir.

 

Kriptografi için kullanılan problemler, mevcut algoritmalarımız ve bilgisayarlarımız için o kadar karmaşıktır ki, herhangi bir pratik amaç için -sorunu çözmek ve ardından şifreyi kırmak- bilgi alışverişi güvenli kalır.  saçma sapan yıllar alırdı. Bu yaklaşımın en paradigmatik örneği, RSA protokolü (mucitleri Ron Rivest, Adi Shamir ve Leonard Adleman için), bugün bilgi aktarımlarımızı güvence altına alıyor.

 

RSA protokolünün güvenliği, henüz sahip olmadığımız gerçeğine dayanmaktadır.  için büyük sayıları çarpanlara ayırma— büyük bir sayı verildiğinde amaç, çarpımı ilk sayıya eşit olan iki sayı bulmaktır. Örneğin, ilk sayı 6 ise çözüm 2 ve 3'tür, 6=2×3. Kriptografik protokoller, düşmanın mesajın şifresini çözmek için bir çok şu anda yapılması imkansız olan büyük bir sayı (6 değil!).

 

Mevcut kriptografi yöntemlerinin kolayca kırılmasına izin verecek bilgi işlem cihazları üretilirse, mevcut gizlilik paradigmamızın yeniden düşünülmesi gerekir. Kuantum bilgisayarlar için durum bu olacaktır (bir zamanlar operasyonel bir kuantum  var, yani): RSA'yı kırabilmeliler çünkü bir verimli çarpanlara ayırma için kuantum algoritması. Süre  Böyle bir problem için evrenin yaşına ihtiyaç duyabilir, ideal kuantum bilgisayarlar bunu bir birkaç saat hatta belki dakikalar.

 

Bu nedenle kriptograflar RSA'yı değiştirmek ve elde etmek için çözümler geliştiriyorlar. kuantum güvenli güvenlik, Yani,  kuantum bilgisayara erişimi olan bir düşmana karşı güvenlidir. Bunu yapmak için iki ana yaklaşım vardır: kuantum sonrası kriptografi ve kuantum anahtar dağılımı.

 

Kuantum bilgisayarlarla donatılmış bir dünyada bilgiler nasıl şifrelenir?

Kuantum sonrası kriptografi, karmaşıklığa dayalı güvenlik paradigmasını korur. Kuantum bilgisayarları için zor olan matematik problemlerini aramalı ve bunları kriptografik protokoller oluşturmak için kullanmalı, yine fikir, bir düşmanın onları ancak gülünç derecede uzun bir süre sonra hackleyebileceğidir. Araştırmacılar, kuantum sonrası kriptografi için algoritmalar geliştirmek için çok çalışıyorlar. Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) bir süreç başlattı. bu algoritmaları istemek ve değerlendirmek ve seçilen adaylar Temmuz 2022'de açıklandı.

 

Kuantum sonrası kriptografi çok güçlü bir avantaj sunar: yazılıma dayalıdır. Bu nedenle ucuzdur ve daha da önemlisi, mevcut altyapılarla entegrasyonu kolaydır, çünkü yalnızca önceki protokolün, örneğin RSA'nın yenisiyle değiştirilmesi gerekir.

 

Ancak kuantum sonrası kriptografinin de açık bir riski vardır: Kuantum bilgisayarlara karşı seçilen algoritmaların "sertliğine" olan güvenimiz sınırlıdır. Burada, tam anlamıyla, karmaşıklığa dayalı kriptografik protokollerin hiçbirinin güvenli olduğunun kanıtlanmadığını hatırlamak önemlidir. Diğer bir deyişle, klasik veya kuantum bir bilgisayarda verimli bir şekilde çözülemeyeceklerine dair bir kanıt yoktur.

 

Faktoring için durum böyledir: klasik bir bilgisayarın RSA'yı parçalamasına olanak tanıyan verimli bir faktoring algoritmasının keşfi göz ardı edilemez, hiçbir kuantum bilgisayar gerekmez. Olası olmasa da, böyle bir olasılık göz ardı edilemez. Yeni algoritmalar söz konusu olduğunda, bunların karmaşıklığına ilişkin kanıtlar çok daha sınırlıdır, çünkü henüz kuantum bilgisayarlar bir yana akıllı araştırmacılara karşı yoğun bir şekilde test edilmemiştir. Gerçekten de, bir kuantum-güvenli  NIST girişiminde önerilen daha sonra standart bir PC'de bir saat içinde kırıldı.

 

İletişimi güvence altına almak için kuantum fiziği yasalarından yararlanın

Kuantum açısından güvenli güvenlik için ikinci yaklaşım, kuantum anahtar dağılımı. Burada, protokollerin güvenliği artık karmaşıklık hususlarına değil, kuantum fiziği yasalarına dayanmaktadır. Bu nedenle kuantumdan bahsediyoruz. fiziksel güvenlik.

 

Ayrıntılara girmeden, kübitler kullanılarak gizli bir anahtar dağıtılır ve protokolün güvenliği, Heisenberg belirsizlik prensibiBu, kulak misafiri tarafından yapılan herhangi bir müdahalenin, bu kübitlerin durumunu değiştirdiği için algılandığı anlamına gelir. Kuantum anahtar dağıtımının ana avantajı, birçok deneysel laboratuvarda doğrulanmış olan kuantum fenomenine dayanmasıdır.

 

Benimsenmesiyle ilgili temel sorun, yeni (kuantum) donanım gerektirmesidir. Bu nedenle pahalıdır ve mevcut altyapılarla entegrasyonu kolay değildir. için önemli girişimler gerçekleşmektedir. Avrupa ölçeğinde kuantum anahtar dağıtımının konuşlandırılması.

 

Hangi yaklaşımı benimsemeli? Bu soru genellikle bir ya-ya da seçeneği olarak sunulur ve bu makalede bile bu izlenimi vermiş olabilirsiniz. Ancak bizim vizyonumuz, gidilecek doğru yolun post-kuantum ve kuantum anahtar dağıtımı kombinasyonunu aramak olduğu yönünde. İkincisi, kuantum fiziğinin sırlarımızı gerçekten korumamız için bize yeni araçlar ve tarifler sağladığını gösterdi. İki yaklaşım birleştirilirse, bilgisayar korsanlarının çok hem karmaşık hesaplama problemleriyle hem de kuantum fenomeniyle yüzleşmek zorunda kalacakları için daha zor zamanlar.

Çevirmek "