NSA wil kwantumrekenaar bou om 'die meeste koderingstipes' te kraak

In kamer-grootte metaal bokse veilige teen elektromagnetiese lekkasies, die National Security Agency is wedrenne tot 'n rekenaar wat byna elke soort enkripsie gebruik om bankdienste, mediese, besigheid en die regering rekords te beskerm regoor die wêreld kan breek bou.Volgens dokumente wat deur die voormalige NSA-kontrakteur Edward Snowden verstrek is, is die poging om 'n kriptologies nuttige kwantumrekenaar 'te bou - 'n masjien eksponensieel vinniger as klassieke rekenaars - deel van 'n navorsingsprogram van $ 79.7 miljoen getiteld' Penetrating Hard Targets '. Baie van die werk word aangebied onder geklassifiseerde kontrakte by a laboratorium in College Park, MD.

Die ontwikkeling van 'n kwantum rekenaar is al lank 'n doel van baie mense in die wetenskaplike gemeenskap, met revolusionêre implikasies vir gebiede soos medisyne, sowel as vir die NSA se-kode te breek missie. Met so 'n tegnologie, sal alle huidige vorme van publieke sleutel enkripsie gebreek, insluitend dié wat gebruik word op baie veilige webwerwe sowel as die tipe wat gebruik word om staatsgeheime te beskerm.

Fisici en rekenaar wetenskaplikes het lank bespiegel oor of die NSA se pogings is meer gevorderd as dié van die beste burger laboratoriums. Hoewel die volle omvang van navorsing die agentskap se onbekende bly, die dienste wat deur Snowden dokumente dui daarop dat die NSA nie nader aan sukses as ander in die wetenskaplike gemeenskap.

"Dit lyk onwaarskynlik dat die NSA die oop wêreld so ver vooruit kan wees sonder dat iemand dit weet," het Scott Aaronson, medeprofessor in elektriese ingenieurswese en rekenaarwetenskap aan die Massachusetts Institute of Technology, gesê.

Die NSA verskyn om homself beskou as hardloop nek en nek met quantum computing laboratoriums geborg deur die Europese Unie en die Switserse regering, met bestendige vordering, maar min vooruitsig van 'n onmiddellike deurbraak.

"Die geografiese omvang het van 'n globale poging tot 'n diskrete fokus op die Europese Unie en Switserland vernou," sê 'n NSA-dokument.

Seth Lloyd, 'n MIT-professor in kwantiese meganiese ingenieurswese, het gesê die NSA se fokus is nie misplaas nie. "Die EU en Switserland het die afgelope dekade beduidende vooruitgang gemaak en die VSA gehaal in kwantumrekenaartegnologie," het hy gesê.

Die NSA wou nie kommentaar lewer op hierdie artikel.

Die dokumente dui egter daarop dat die agentskap voer 'n paar van sy navorsing in 'n groot, beskerm kamers bekend as Faraday hokke, wat ontwerp is om elektromagnetiese energie verhoed kom in of uit. Diegene, volgens een kort beskrywing, vereis "delikate quantum computing eksperimente loop te hou."

[Lees 'n dokument wat klassifikasievlakke met betrekking tot kwantumrekeningspogings beskryf]

Die basiese beginsel onderliggend aan quantum computing staan ​​bekend as "kwantum superposisie," die idee dat 'n voorwerp gelyktydig bestaan ​​in alle lande. 'N klassieke rekenaar gebruik binêre stukkies, wat óf nulle of kinders is. 'N kwantum rekenaar gebruik kwantum stukkies, of qubits, wat gelyktydig nul en een is.

Dit oënskynlike onmoontlik is deel van die misterie wat in die hart van kwantumteorie, wat selfs teoretiese fisici sê niemand heeltemal verstaan ​​lê.

"As jy dink dat jy kwantummeganika verstaan, verstaan ​​jy nie kwantummeganika nie," het die laure Nobelpryswenner gesê Richard Feynman, Wat allerweë beskou as die pionier in quantum computing.

Hier is hoe dit werk, in teorie: Terwyl 'n klassieke rekenaar egter vinnig, moet 'n mens berekening doen op 'n tyd, kan 'n kwantum rekenaar soms verhoed dat berekeninge wat onnodig is om 'n probleem oplos is te maak. Dit maak dit moontlik om die huis op die korrekte antwoord veel vinniger en meer doeltreffend.

Dit is moeilik om kwantumrekenaar te bereik vanweë die brose aard van sulke rekenaars. Teoreties kan die boustene van so 'n rekenaar individuele atome, fotone of elektrone insluit. Om die kwantumaard van die rekenaar te handhaaf, moet hierdie deeltjies noukeurig van hul eksterne omgewings geïsoleer word.

"Quantum rekenaars is baie delikaat, so as jy dit nie te beskerm teen hul omgewing, dan is die berekening sal nutteloos wees," het Daniel Lidar, 'n professor in elektriese ingenieurswese en die direkteur van die Sentrum vir Quantum Inligting Wetenskap en Tegnologie by die Universiteit van Suid-Kalifornië.

'N werk kwantum rekenaar sal die deur oopmaak om maklik te breek die sterkste enkripsie gereedskap in gebruik vandag, insluitend 'n standaard bekend as RSA, vernoem na die voorletters van sy skeppers. RSA deurmekaar kommunikasie, maak dit deurmekaar aan enigiemand maar die beoogde ontvanger, sonder dat die gebruik van 'n gedeelde wagwoord. Dit word algemeen gebruik in Webblaaiers om finansiële transaksies te beveilig en in geënkripteerde e-posse. RSA gebruik word as gevolg van die probleme van die factoring die produk van twee groot priemgetalle. Breek die kodering behels die vind van die twee getalle. Dit kan nie gedoen word in 'n redelike bedrag van die tyd op 'n klassieke rekenaar.

In 2009, rekenaar wetenskaplikes met behulp van klassieke metodes kon Ontdek die primes binne 'n 768-bit nommer, maar dit het byna twee jaar en honderde rekenaars om dit faktor. Die wetenskaplikes beraam dat dit 1,000 keer langer sal neem om 'n 1,024-bit encryption sleutel, wat algemeen gebruik word vir aanlyn transaksies te breek.

'N grootskaalse kwantum rekenaar kan egter teoreties 'n 1,024-bit enkripsie baie vinniger breek. Sommige vooraanstaande internetmaatskappye beweeg na 2,048-bis sleutels, maar selfs hulle word beskou as kwesbaar vir vinnige dekripsie met 'n kwantum rekenaar.

Kwantumrekenaars het baie aansoeke vir vandag se wetenskaplike gemeenskap, insluitende die skepping van kunsmatige intelligensie. Maar die NSA vrees die implikasies vir nasionale veiligheid.

"Die toepassing van kwantum tegnologie enkripsie-algoritmes dreig om dramaties impak vermoë die Amerikaanse regering se verbintenis tot beide beskerm sy kommunikasie en afluister die kommunikasie van buitelandse regerings," volgens 'n interne dokument wat deur Snowden.

Kenners is nie seker hoe gou 'n kwantum rekenaar uitvoerbaar sou wees. 'N dekade gelede, sommige kenners het gesê dat die ontwikkeling van 'n groot omvang rekenaar was waarskynlik 10 om 100 jaar in die toekoms. Vyf jaar gelede, Lloyd het gesê die doel was ten minste 10 jaar weg.

Verlede jaar, Jeff Forshaw, 'n professor aan die Universiteit van Manchester, het Guardian Brittanje se: "Dit is waarskynlik nog te vroeg om te spekuleer oor wanneer die eerste volskaalse kwantum rekenaar gebou sal word, maar onlangse vooruitgang dui daarop dat daar is alle rede om te wees optimisties. "

"Ek dink nie ons is geneig om die tipe van kwantum rekenaar die NSA wil binne ten minste vyf jaar, in die afwesigheid van 'n beduidende deurbraak dalk veel langer hê nie," Lloyd het aan The Washington Post in 'n onlangse onderhoud.

Sommige maatskappye beweer egter reeds om klein kwantumrekenaars te produseer. 'N Kanadese firma, D-Wave Systems , Sê dit is die maak van kwantumrekenaars sedert 2009. In 2012, dit verkoop 'n $ 10 miljoen weergawe Google NASA en die Universiteite Space Research Association, volgens nuusberigte.

Dit kwantum rekenaar sou egter nooit nuttig vir die oortreding van die publieke sleutel enkripsie soos RSA wees.

"Selfs as alles wat hulle beweer, korrek is, kan daardie rekenaar, volgens sy ontwerp, nie hardloop nie Shor se algoritme, "Sê Matthew Green, 'n navorsingsprofessor aan die Johns Hopkins Universiteit Informasiesekuriteit Instituut, met verwysing na die algoritme wat gebruik kan word om enkripsie breek soos RSA.

Kenners glo dat een van die grootste struikelblokke om te breek enkripsie met 'n kwantum rekenaar is die bou van 'n rekenaar met genoeg qubits, wat moeilik is om die lig van die baie swak toestand van kwantumrekenaars. Teen die einde van September, die NSA verwag om in staat wees om 'n paar boustene, wat dit beskryf in 'n dokument as het "dinamiese ontkoppeling en volledige kwantum beheer oor twee halfgeleier qubits."

"Dit is 'n groot stap, maar dit is 'n mooi klein stap op die pad na die bou van 'n grootskaalse kwantum rekenaar," sê Lloyd.

'N Kwantumrekenaar wat in staat is om kriptografie te breek, sal honderde of duisende meer qubits benodig as dit.

Die begroting vir die Nasionale Intelligensie Program, algemeen na verwys as die "swart begroting," die besonderhede van die projek "Penetrating Hard Teikens" en het opgemerk dat hierdie stap "aanvanklike skaal teenoor groot stelsels in staat sal stel in verwante en opvolg op pogings."

Nog 'n projek, genaamd "die besit van die Net," is die gebruik van kwantum navorsing tot die skepping van kwantum gebaseer aanvalle op leut soos RSA ondersteun, dokumente wys.

"Die ironie van quantum computing is dat as jy kan dink iemand bou van 'n kwantum rekenaar wat enkripsie 'n paar dekades kan breek in die toekoms, dan moet jy nou om bekommerd te wees nie," het Lidar.

Copyright: Die Washington Post

Deel hierdie artikel: