מחשוב קוונטי: האם זה ישבור את אבטחת הקריפטו בתוך כמה שנים?

אבטחה דיגיטלית, We Live Progress, פרטיות

שיטות אבטחה קריפטוגרפיות נוכחיות היזהרו - מחשוב קוונטי מגיע לארוחת הצהריים שלכם.

קמרון מחנה

27 יולי 2023  •  , 3 דקות לקרוא

אם הקצב המהיר שבו קבוצות כמו גוגל מחזירות מחשבים קוונטיים מוגברים יימשך, כך גם יורד את שעון הזריקה כדי לתקן או להחליף אלגוריתמים קריפטוגרפיים המשמשים לאבטחת כמעט הכל לפני שהם הופכים די ניתנים לפיצוח. הסיבה: המבנה הבסיסי של המחשוב - הסיביות - משתפץ כך שיכיל כמויות אדירות של נתונים כל אחד בדבר שנקרא qubit (קיצור של 'ביט קוונטי'). לאחר טענה עליונות קוונטית עוד בשנת 2019, Google Quantum AI בנתה כעת את דור שני של מחשב שיכול לעכל ולעבד כמות מטורפת מהם בזמן שיא, מה שמאפשר להם להכות באימות עד שהוא נשבר.

וזו רק ההתחלה.

מחשוב קוונטי הוא טכנולוגיה מוזרה מפורסמת - אך מבטיחה - רגישה מאוד לבעיות רעש מסובכות שהטרידו את הטכנולוגיה, אשר נוטות לגרום להם להשתולל. אבל תשאיר אותם שקטים מספיק כדי להיות ניתנים לשימוש מקסימלי, ואתה משנה את כוח המחשוב באופן מהותי, בסדרי גודל.

לשם כך, מערכת חדשה של מזעור רעש ועדיין קבלת מידע שמיש מעובד משתמשת בסכימה הנקראת דגימת מעגל אקראית (RCS), המאפשרת עיבוד של 70 קיוביטים, לעומת 53 קיוביטים של הדור האחרון במעבד הקוונטי של Sycamore. זה הבדל עצום בכוח העיבוד. ישנם מאמצים משמעותיים לדחוף לעבר עיבוד קיובייטים גבוה עוד יותר אם הטכנולוגיה יכולה להפוך את הקוונטים לפחות רועש, לייעל את הביצועים שלו בתוך רעש מוגבר, או, ככל הנראה, גם וגם.

עם זאת, אפילו עם רמת כוח המחשוב הנוכחית, מעריך הצוות, "אנחנו מסיקים שההפגנה שלנו נמצאת בתקיפות במשטר של חישוב קוונטי מעבר לקלאסי". ביסודו של דבר, זה אומר שכל מחשבי העל שהעולם משתמש בו כעת יהפכו במהירות לדינוזאורים, בדומה מעט לעיבוי כוח המחשוב של המיינפריים של אתמול לסמארטפון שכנראה יש לך בכיס שלך. וזה לא רק קנה המידה של מהירות המחשוב: מחשוב קוונטי הוא מטבעו מקביל בצורה מאסיבית, עם קיוביטים המסוגלים לחשב ביעילות דברים רבים בו-זמנית.

נראה כמו סט של סרט מדע בדיוני, המצטרף האחרון של הצוות של גוגל קובע שיאי מהירות משכנעים ומבטיח יותר. זה גם נראה כמו מתקן לידה עבור מזל"טים עתידיים של סוללות מכונות, אבל עד כה שום דבר מזה.

זה אומר שהקריפטוגרפיה שבה אנו משתמשים מדי יום ומרכיבה את האימות שאנו משתמשים בו - הכל - כדי להפוך את האימות לקשה מכדי לנחש או לבצע הנדסה לאחור, פשוט נעשתה יותר ניתנת להנדסה לאחור. אסימוני קריפטוגרפיים נוכחיים בשימוש נרחב מבססים את שבירת האבטחה שלהם על השאלה אם פלטפורמות המחשוב המעשיות הנוכחיות יכולות לעבור מספיק שילובים כדי לנחש את השילוב הנכון לפיצוח המנעול בתוך פרק זמן פרקטי כלשהו. אפילו שימוש במחשבי-על מודרניים עם קריפטוגרפיה מודרנית בשימוש נרחב, ניחוש השילוב הנכון עשוי לקחת שנים, אולי שנים רבות.
אבל מה שמחשבי-על מודרניים יכולים לנחש בעוד שנים רבות, הדור השני של מעבדי השקמה המשתמשים ב-RCS יכול לנחש תוך שניות או דקות, כלומר הוא יכול לשבור את אלגוריתמי האבטחה הנוכחיים של "מחשבים קלאסיים".

במה נשתמש בשלב הבא להצפנה? יש תחום מחקר שמשתמש במחשוב קוונטי כדי ליצור את החישובים המורכבים הרבה יותר, שיהיה קשה יותר לנחש. זאת, חלקית בשל הגדלת המגבלות המעשיות הנוכחיות של מה שנחשב ל"מספר אקראי" על ידי מחשוב קלאסי, אשר הופך לאחר מכן למקור לאלגוריתמים מאובטחים הרבה יותר המשמשים בקריפטוגרפיה. גם אז, כאשר "אפליקציית הרוצח" הקוונטית החדשה תתרחש, ייקח שנים להתגלגל. זה מעדיף את התוקף.

גם אם זה אכן יצא מהר, אין זה סביר מאוד שנחילי גאדג'טי האבטחה שם בחוץ (תחשבו על ניתוב חומרה לכל האינטרנט, או טכניקת אסימונים קריפטוגרפיים ברמת הממשלה) יוכלו בתחילה לאמץ את הסכמות החדשות ללא שדרוגי חומרה משמעותיים .

לא שהשחקנים הרעים ייגמרו ויבנו מחשב-על קוונטי - הם ענקיים ויקרים - אבל החשודים הרגילים במדינת הלאום בהחלט מעוניינים לבצע הזמנה.

מחשוב קוונטי גם מבטיח להאיץ במהירות מנועי AI/ML בדרכים שקשה להמשיג. הוסיפו לזה פתרון בעיות מורכבות להפליא כמו מודלים של מזג אוויר, או הגיון בערימות ענק של נתונים שנראות מרתיעות, כמו מציאת איומים מורכבים, ותוכלו לראות את הפיתוי.

בינתיים, אנחנו עדיין מנסים לגרום לאנשים לאמץ אימות רב-גורמי, כך שעקרונות האבטחה הבסיסיים עדיין תקפים, ויהיו עוד זמן מה בעתיד. אבל פלטפורמת מחשוב קוונטי תהיה בעתיד שלך. אולי, יום אחד הוא יהיה בכיס שלך בתור אייפון 73.