Skammtatölvur gætu á endanum gert flestar núverandi öryggis dulkóðanir ónotfærar. Það er þó engin ástæða til þess að missa sig yfir því, vegna þess að það er lítið mál að færa sig yfir í nýja tegund af dulkóðun sem er örugg gegn skammtatölvum. [1]

Ég ætla að útskýra í stuttu máli hvað skammtatölvur eru í raun og veru, og hvað það er sem gerir þær að svona rosalega öflugum vélum. Skammtatölvur nota tækni beint úr skammtafræði, sem virkar þannig að til dæmis rafeindir eða ljóseindir eru alltaf að breyta um form og er því ómögulegt að vita nákvæmlega hvaða formi þau eru í á þessari stundu. Það sem er hægt að gera er að finna út líkurnar á því hvaða formi rafeindirnar eða ljóseindirnar eru, og þannig er hægt að hugsa um það að þær eru í öllum mögulegum formum, á sama tíma þangað til að komið er að því að nota þær.

Venjulegar tölvur virka þannig að þær sjá allt í bitum, annaðhvort 0 eða 1. Það sem skammtatölvur bjóða upp á er það að þær geyma líkurnar á því hvort bitinn sé 0 eða 1, og getur tölvan þá hugsað eins og bitinn sé bæði 0 og 1, á sama tíma [2]. Skammtatölvur nota ekki það sem við köllum bita, heldur nota þær það sem kallast Qubit, sem er stytting á Quantom Bits. Það sem gerir Qubits svona sérstaka er að ef við segjumst vera með N marga Qubita, getur þú samtímis geymt líkurnar á því bitinn sé einn af þessum 2N mögulegum bitum (0 og 1). Þetta er rosalega mikill munur frá venjulegum bitum sem geta einungis geymt einn af þessum 2N mögulegum bitum.

Til að setja áherslu á það hversu mikil breyting þetta er, eru til 10 78 til 10 82 atóma í heiminum, það þýðir að einungis 265 Qubitar gætu geymt eins mörg gildi og það eru atómar í heiminum [1]. Til að setja hluti í samhengi og til að koma með dæmi um það hvað skammtatölvur eru gífurlega öflugar, þá á Google eina skammtavél, og hún er 100 milljón sinnum hraðari en fartölvan þín [3].

Hvernig virkar dulkóðun?

Áður en við köfum dýpra inn í heim skammtatölvanna skulum við fara yfir það hvað dulkóðun er í raun og veru. Það er hægt að hugsa um dulkóðun þannig að ef við segjum að við erum með einhver gögn, til dæmis skilaboð, þá er hægt að dulkóða þau skilaboð með því að fylgja ákveðnum skrefum á skilaboðin og breyta þeim, þangað til þau líta út eins og eitthvað bull.

Vinsælasta leiðin í dag til þess að af-dulkóða skilaboð er að nota það sem kallast “ public key ” dulkóðun. Hún virkar þannig að til verða tveir lyklar, sem eru oftast stafaruna. Einn af þeim lyklum er opinber lykill, sem eigandi skilaboðsins hefur, og hinn er einka lykill sem er falinn inn í skilaboðunum. Síðan þarf að para lyklana saman með stærðfræði aðgerðum til þess að af-dulkóða skilaboðin [4].

Hvað eru skammtatölvur notaðar í þann dag í dag?

Skammtatölvur eru alls ekki notaðar eins og venjulegar tölvur og geta því ekki keyrt öll forrit sem við getum keyrt á okkar vélum. Enn eru mjög fáar skammtatölvur til í heiminum og eru þær flest allar notaða til rannsókna á nýjum lyfjum, uppbyggingu sameinda og þróun gervigreindar. Það er þó ekkert sem segir til um að skammtatölvur framtíðarinnar muni ekki geta gert allt sem við getum á okkar tölvum. Annað sem skammtatölvur munu vera mjög góðar í er til dæmis það að hýsa gagnaver fyrir fyrirtæki, en það gæti gjörbreytt allri hýsingu í tæknigeiranum.

Einnig eru IBM, sem eru með sína eigin skammtavél byrjaðir að bjóða upp á það að leyfa fólki að nota skammtavélina sína í gegnum netið sem stór fyrirtæki geta notfært sér í sínar rannsóknir [5].

Hvernig er hægt að brjótast inn í kerfi?

Einfaldast er að hugsa það þannig að til þess að brjótast inn í kerfi þarf að prófa allar mögulegu útkomurnar fyrir til dæmis lykilorð. Venjulegar tölvur geta gert þetta en það tekur mikla orku og virkilega mikinn tíma. Hópur af fólki tókst að brjótast inn í kerfi sem notaði 64 bita vörn árið 2002, en það tók 300.000 manneskjur og meira en 4 og hálft ár að gera það. Ef vörnin hefði verið helmingi betri, eða 128 bit, hefði það tekið hröðustu “venjulegu” tölvu heims 1000 milljarða ára að brjótast inn. Skammtatölvur fara mun auðveldar með þetta [4].

Sem dæmi um það hvað skammtatölvur eiga auðvelt með að brjótast inn í dulkóðun sem eru gerðar fyrir venjulegar tölvur getum við tekið reiknirit sem notar 3.072 bita vörn, sem talið er vera mjög eðlilegur lykill nú til dags. Ef skammtatölva myndi reyna að brjótast í gegnum það reiknirit, gæti hún minnkað þessa bita niður í 26. Sem er það léleg vörn að síminn þinn gæti að öllum líkindum komist í gegnum hana auðveldlega [1].

En þó er ekki öll von úti enn, þar sem mörg vel þekkt reiknirit eru orðin örugg fyrir árásum skammtatölva, og er lítið mál að færa sig yfir í slíka vörn, þegar sá tími mun koma. [1]

Höfundur Egill Aron Þórisson

Heimildarskrá

Allar heimildir voru teknar frá tækni fréttavefsíðum.

[1]: “Is quantum computing the end of security as we know it?”

https://techbeacon.com/security/quantum-computing-end-security-we-know-it

[2]: “ How Does Quantum Computing Work?”

https://www.extremetech.com/extreme/284306-how-quantum-computing-works

[3]: “Google's Quantum Computer Is 100 Million Times Faster Than Your Laptop”

https://www.sciencealert.com/google-s-quantum-computer-is-100-million-times-faster-than-your-laptop

[4]: “Is Quantum Computing a Cybersecurity Threat?”

https://www.americanscientist.org/article/is-quantum-computing-a-cybersecurity-threat

[5]: “Quantum computers are here -- but what are they good for?”

https://www.pcworld.com/article/3180194/with-quantum-computers-here-developers-seek-uses.html__