By Jay Liu 18 Ekim 2022'de yayınlandı
Kuantum bilgisayarların en az 15 yıl boyunca güvenlik sistemlerimize ciddi bir zarar veremeyeceğine dair yaygın bir inanış var. İşte o zaman, tam ölçekli, hataya dayanıklı kuantum bilgisayarların mevcut olması ve Shor'un RSA'yı kırmak için algoritmasını makul bir süre içinde çalıştırabilmesi bekleniyor. Gerçek şu ki, gerçek çok daha karanlık: Gerçek kuantum güvenlik tehditleri çok daha acil, büyük olasılıkla beş yıl içinde.
Şunu soruyor olabilirsiniz: “Gerçekten mi? Nasıl yani?"
Bu yakın vadeli güvenlik tehditleri, bugün içinde bulunduğumuz NISQ döneminden kalma, hataya açık kuantum cihazlarında çalışan buluşsal algoritmalardan kaynaklanacaktır.
Shor'un algoritmasını kullanarak, 2048 bitlik bir RSA numarasını çarpanlara ayırmak, 100,000 gün boyunca çalışan 10 hataya dayanıklı kubit veya 20 saat boyunca 8 milyon NISQ kübit gerektirir. En az on yıl boyunca bu kadar büyük ölçekli kuantum bilgisayarlara sahip olamayacağımız için hazırlanmak için elimizde çok fazla zaman olduğunu hissedebiliriz.
Ancak günümüzün NISQ cihazlarını kullanarak Zapata Computing olarak biz, adı verilen sezgisel bir algoritma geliştirdik. Varyasyonel Kuantum Faktoring (VQF, patentli), bir saat içinde yaklaşık 2048 NISQ kübit ile 6,000 bitlik bir RSA numarasını hesaba katabileceğini tahmin ediyoruz. Önde gelen kuantum bilgisayar şirketlerinin yayınlanmış ürün yol haritalarına göre, bu ölçekteki NISQ kuantum bilgisayarlarının beş yıl içinde piyasaya sunulması bekleniyor.
Bunu düşün. Kuantum güvenlik tehdidi çoğu kişinin düşündüğünden çok daha acildir.
Peki, "Buluşsal algoritma nedir ve bu durumda neden bir RSA numarasını kırma konusunda Shor'un algoritmasından çok daha güçlü?" diye merak ediyor olabilirsiniz.
Bilgi işlem karmaşıklığının öncüsü ve Turing ödülü sahibi Stephen Cook bunu çok iyi tanımlıyor:
"A buluşsal algoritma hız için optimallik, doğruluk, kesinlik veya bütünlükten fedakarlık ederek bir sorunu geleneksel yöntemlere göre daha hızlı ve daha verimli bir şekilde çözmek için tasarlanmış bir yöntemdir."
Başka bir deyişle, sezgisel bir algoritma matematiksel olarak tamamlanmış veya teoride kanıtlanmış değildir ancak pratikte işe yarar. Sezgisel algoritmanın iyi bilinen bir örneği, çalışması gerektiğine dair matematiksel bir kanıt olmamasına rağmen yüz tanıma gibi uygulamalarda son derece etkili olduğu kanıtlanmış sinir ağlarıdır. Dahası, daha iyi evrişimli sinir ağları tasarlandıkça daha doğru ve daha güçlü hale geliyor.
VQF algoritmamız başka bir örnektir. Shor'un algoritmasından farklı olarak hem kuantum bilgisayarları hem de klasik bilgisayarları kullanan hibrit bir algoritmadır. Spesifik olarak, faktoring problemini bir kombinatoryal optimizasyon problemine eşler, ön işleme için klasik bilgisayarları kullanır ve iyi bilinen kuantum yaklaşık optimizasyon algoritmasını (QAOA) kullanır. Bu yaklaşım, büyük bir sayıyı çarpanlara ayırmak için gereken kübit sayısını önemli ölçüde azalttı.
NISQ Tehdidi PQC Tehdidinden Çok Daha Yakın Bir Dönemdir
Akademik çevreler, standart kurumlar ve güvenlik firmaları genelindeki çabaların çoğu, Kuantum Sonrası Kriptografi (PQC) döneminden kaynaklanan güvenlik tehditlerini on yıl veya daha uzun bir süre sonra azaltmaya odaklanmışken, Shor'un tam ölçekli, hataya dayanıklı kuantum üzerinde çalışan algoritmalarından beklenen tehditler VQF algoritması, bugün içinde bulunduğumuz NISQ döneminde kuantum bilgisayarlarda çalışan buluşsal algoritmalardan kaynaklanan yakın vadeli güvenlik tehditlerinin uygulanabilirliğini ortaya çıkardı.
Bu konuyu yakından inceliyoruz ve büyük şirketler, hükümetler ve kuruluşlarla konuşuyoruz. Bu onların en çok endişe duydukları türden kuantum siber güvenlik tehdididir.
Kuantum bilim adamlarından oluşan derin ekibimiz ve Orquestra® yazılım platformu Kuantum bilgisayarlarda çalışan NISQ dönemi ve sonrasındaki güvenlik tehditlerine karşı daha iyi hazırlanmanıza yardımcı olacak araştırma, değerlendirme, test etme, derecelendirme ve doğrulama dahil bir dizi araç ve hizmet geliştirdik.
Bugün başlayalım.
Jay Liu, Zapata Computing Ürün Başkan Yardımcısı
