Kvantarvutid võivad uue algoritmi abil krüptimist oodatust varem murda

Tulevase kvantarvuti üks väljakujunenud ja häirivamaid kasutusviise on võimalus krüpteerimist murda. Uus algoritm võib selle saavutamise takistust oluliselt vähendada.

Vaatamata kogu kvantandmetöötluse ümber käivale kõmule on endiselt olulisi küsimärke milleks kvantarvutid tegelikult kasulikud on. Loodetakse, et nad suudavad kiirendada kõike alates optimeerimisprotsessidest kuni masinõppeni, kuid kui palju lihtsam ja kiirem need on, jääb paljudel juhtudel ebaselgeks.

Üks asi on siiski üsna kindel: piisavalt võimas kvantarvuti võib muuta meie juhtivad krüptograafilised skeemid väärtusetuks. Kuigi nende aluseks olevad matemaatilised mõistatused on klassikaliste arvutite jaoks praktiliselt lahendamatud, oleksid need piisavalt suure kvantarvuti jaoks täiesti juhitavad. See on probleem, sest need skeemid kaitsevad enamikku meie teabest võrgus.

Päästev arm on olnud see, et tänapäevased kvantprotsessorid on nõutavast mastaabist kaugel. Kuid vastavalt a aruanne teadus, New Yorgi ülikooli arvutiteadlane Oded Regev avastas uue algoritmi, mis võib oluliselt vähendada vajalike kubitide arvu.

See lähenemisviis muudab sisuliselt ühte seni edukaimat kvantalgoritmi. 1994. aastal töötas Peter Shor MIT-st välja viisi, kuidas välja selgitada, millised algarvud tuleb konkreetse arvu saamiseks omavahel korrutada – seda probleemi nimetatakse algfaktoringuks.

Suurte arvude jaoks on see uskumatult keeruline probleem, mis muutub tavalistes arvutites kiiresti lahendamatuks, mistõttu kasutati seda populaarse RSA krüpteerimisskeemi aluseks. Kuid kasutades ära selliseid kvantnähtusi nagu superpositsioon ja takerdumine, suudab Shori algoritm need probleemid lahendada isegi uskumatult suurte arvude puhul.

See asjaolu on põhjustanud turbeekspertide seas väikest paanikat, muu hulgas seetõttu, et häkkerid ja spioonid võivad tänapäeval krüpteeritud andmeid üles ajada ja seejärel lihtsalt oodata, kuni välja töötatakse piisavalt võimsad kvantarvutid, et need lahti murda. Ja kuigi postkvantkrüptimise standardid on välja töötatud, võib nende rakendamine kogu veebis võtta aastaid.

Tõenäoliselt tuleb aga oodata päris kaua. Enamik RSA rakendusi tugineb vähemalt 2048-bitistele võtmetele, mis võrdub 617-kohalise numbriga. Fujitsu teadlased hiljuti arvutatud et täiesti tõrketaluval 10,000 104 kubitiga kvantarvutil kuluks nii suure arvu purustamiseks XNUMX päeva.

Kuid Regevi uus algoritm, mida on kirjeldatud punktis a eeltrükk avaldatud arXiv, võib neid nõudeid oluliselt vähendada. Regev on Shori algoritmi sisuliselt ümber töötanud nii, et arvu algtegurid on võimalik leida palju vähemate loogiliste sammude abil. Toimingute teostamine kvantarvutis hõlmab väikeste vooluahelate loomist mõnest kubitist, mida nimetatakse väravateks ja mis sooritavad lihtsaid loogilisi toiminguid.

Shori algses algoritmis on arvu faktoriseerimiseks vajalik väravate arv selle esitamiseks kasutatud bittide arvu ruut, mida tähistatakse kui n². Regevi lähenemine nõuaks ainult n^1.5 väravad, sest see otsib algtegureid, viies läbi paljude arvude väiksemate korrutuste, mitte ühe arvu väga suurte korrutuste tegemise. See vähendab ka vajalike väravate arvu, kasutades väljundite edasiseks töötlemiseks klassikalist algoritmi.

Artiklis arvab Regev, et 2048-bitise numbri puhul võib see vähendada vajalike väravate arvu kahe kuni kolme suurusjärgu võrra. Kui see on tõsi, võib see võimaldada palju väiksematel kvantarvutitel RSA-krüptimist murda.

Siiski on praktilisi piiranguid. Alustuseks märgib Regev, et Shori algoritm saab kasu paljudest aastate jooksul välja töötatud optimeerimistest, mis vähendavad selle käitamiseks vajalike kubitide arvu. Veel pole selge, kas need optimeerimised uue lähenemisviisi puhul toimiksid.

Rääkis ka Rootsi valitsuse kvantarvutite uurija Martin Ekerå teadus et Regevi algoritm näib vajavat vaheväärtuste salvestamiseks kvantmälu. Eeldades, et mälu nõuab täiendavaid kubiteid ja sööb ära kõik selle arvutuslikud eelised.

Sellegipoolest tuletab uus uuring õigeaegselt meelde, et kui tegemist on kvantarvutite ohuga krüpteerimisele, väravapostid liiguvad pidevalt, ja üleminek post-kvantskeemidele ei saa toimuda piisavalt kiiresti.

Image Credit: Google

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://singularityhub.com/2023/10/02/quantum-computers-could-crack-encryption-sooner-than-expected-with-new-algorithm/