NSA miðar að því að byggja skammtatölvu til að 'sprunga flestar dulkóðunargerðir'

Í herbergi-stærð málmur kassa öruggum gegn raf leka, National Security Agency er kappakstur að byggja tölvu sem gæti brjóta næstum alls konar dulkóðun notuð til að vernda bankastarfsemi, læknisfræði, fyrirtæki og stjórnvöld skrár um allan heim.Samkvæmt skjölum frá fyrrverandi NSA verktaka, Edward Snowden, er viðleitni til að smíða „dulritunarlega gagnlega skammtatölvu“ - vél sem er hraðar en klassískar tölvur - hluti af 79.7 milljóna dollara rannsóknaráætlun sem ber yfirskriftina „Penetrating Hard Targets“. Mikið af verkinu er hýst samkvæmt leynilegum samningum á a rannsóknarstofu í College Park, MD.

Þróun skammtafræði tölva hefur lengi verið markmið margra í vísindasamfélaginu, með byltingarkennda þýðingu fyrir sviðum, svo sem lyf og til kóða-brot verkefni NSA er. Með slíkri tækni, allir núverandi form af opinberri dulkóðun yrði brotin, þar á meðal þeim sem notaðir á mörgum öruggum vefsíðum auk tegund notuð til að vernda ástand leyndarmál.

Eðlisfræðingar og tölva vísindamenn hafa lengi velt um hvort viðleitni NSA eru betri en þau bestu borgaralega Labs. Þó að fullu umfang rannsókna stofnunarinnar enn óþekkt, skjöl sem fylgja Snowden benda til þess að NSA er ekki nær að árangri en aðrir í vísindasamfélaginu.

„Það virðist með ólíkindum að NSA gæti verið svona langt á undan opna heiminum án þess að nokkur viti af því,“ sagði Scott Aaronson, dósent í rafvirkjun og tölvunarfræði við Massachusetts Institute of Technology.

NSA virðist líta á sig sem keyra háls og háls með skammtafræði computing Labs styrkt af Evrópusambandinu og svissneska ríkisstjórnin, með stöðugri framþróun en lítið horfur strax bylting.

"Landfræðileg svigrúm hefur minnkað frá alþjóðlegu viðleitni til stakra áherslu á Evrópusambandið og Sviss," segir eitt NSA skjal.

Seth Lloyd, MIT prófessor í skammtafræði vélaverkfræði, sagði að áherslur NSA væru ekki rangar. „ESB og Sviss hafa náð miklum framförum á síðasta áratug og hafa náð Bandaríkjunum í skammtafræðitækni,“ sagði hann.

NSA neitaði að tjá um þessa grein.

Skjölin, hins vegar til kynna að stofnunin framkvæmir tiltekin rannsóknum sínum í stórum, vel varið herbergjum þekktur sem Faraday búr, sem eru hönnuð til að koma í veg fyrir raf orku frá að koma inn eða út. Þeir, samkvæmt einni stuttri lýsingu, er skylt "að halda viðkvæmu skammtafræði computing tilraunir í gangi."

[Lestu skjal sem lýsir flokkunarmörkum sem tengjast skammtavinnsluaðgerðum]

The undirstöðu-lögmál undirliggjandi skammtafræði computing er þekkt sem "skammtafræði superposition," þá hugmynd að hlutur samtímis til staðar í öllum ríkjum. A klassíska tölva notar tvöfaldur bita, sem eru annaðhvort zeroes eða sjálfur. A skammtafræði tölva notar skammtafræði bita eða qubits, sem eru í senn núll og einn.

Þetta virtist vera ómögulegt er hluti af leyndardómi sem liggur í hjarta skammtafræði kenning, sem jafnvel fræðileg eðlisfræðingar segja að enginn skilur alveg.

"Ef þú heldur að þú skiljir skammtafræði, skilurðu ekki skammtafræði," sagði seint Nobel laureate Richard Feynman, Sem er talinn frumkvöðull í skammtafræði computing.

Hér er hvernig það virkar, í orði: Þó klassískur tölvu, þó hratt, verður að gera eitt útreiknings á þeim tíma, skammtafræði tölva getur stundum forðast að þurfa að gera útreikninga sem eru óþarfi að leysa vandamál. Það gerir það að heima inn á rétta svarið miklu meira fljótt og vel.

Erfitt er að ná skammtímatölvum vegna þess hversu viðkvæmar slíkar tölvur eru. Fræðilega séð gætu byggingareiningar slíkrar tölvu innihaldið einstök atóm, ljóseindir eða rafeindir. Til að viðhalda skammtafræði tölvunnar þyrfti að einangra þessar agnir vandlega frá ytra umhverfi sínu.

"Quantum tölvur eru afar viðkvæm, þannig að ef þú vernda þá ekki frá umhverfi sínu, þá útreikningur mun vera gagnslaus," sagði Daniel lidar, prófessor í rafmagnsverkfræði og forstöðumaður Center for Quantum Information Science and Technology á University of Southern California.

A vinna skammtafræði tölva myndi opna dyrnar að auðveldlega brjóta sterkasta dulkóðun tæki í notkun í dag, þar á meðal staðal sem kallast RSA, heitir fyrir upphafsstafi höfundum hennar. RSA ruglar samskipti, gerir þá ólæsileg öðrum en viðtakandinn, án þess að þurfa að nota sameiginlegum lykilorð. Það er almennt notað í vafra til að tryggja fjárhagslegar færslur og í dulkóðuðu tölvupóstum. RSA er notað vegna þess að erfitt er að þátta margfeldi tveggja stórra prímtölur. Brjóta dulkóðun felst að finna þær tvær tölur. Þetta getur ekki verið gert í hæfilegs tíma á klassískum tölvu.

Í 2009, tölva vísindamenn nota sígildar aðferðir gátu Uppgötva prímurnar innan 768-bita tölu, en það tók næstum tvö ár og hundruð tölvum storkuþætti það. Vísindamennirnir áætlað að það myndi taka 1,000 sinnum lengri tíma að brjóta 1,024-bita dulkóðun lykill, sem er almennt notuð fyrir viðskipti á netinu.

Stórum skammtatölvu gæti hins vegar fræðilega brotið 1,024-bita dulkóðun miklu hraðar. Sumir leiðandi fyrirtæki í Internet eru að flytja til 2,048-bita lykla, en jafnvel þau eru talin vera viðkvæm fyrir hraðri afkóðun með skammtatölvu.

Quantum tölvur hafa mörg forrit fyrir vísindasamfélaginu í dag, þar á meðal sköpun gervigreind. En NSA óttast afleiðingar fyrir þjóðaröryggi.

"Beiting skammtafræði tækni til að reiknirit dulkóðun hótar að verulega áhrif á getu ríkisstjórn Bandaríkjanna til að bæði vernda samskipti sín og hlerað samskipti erlendra stjórnvalda," samkvæmt innri skjali sem Snowden.

Sérfræðingar eru ekki viss um hversu fljótt skammtafræði tölva væri gerlegt. A áratug síðan, sumir sérfræðingar segja að þróa stór skammtafræði tölva var líklegt 10 að 100 ár í framtíðinni. Fimm árum síðan, Lloyd sagði markmiðið var að minnsta kosti 10 ár í burtu.

Á síðasta ári, Jeff Forshaw, prófessor við háskólann í Manchester, sagði Guardian breska blaðið, "Það er líklega of snemmt að geta sér til um hvenær fyrsta fullur-mælikvarði skammtafræði tölva verður reist en nýlegar framfarir gefur til kynna að það er full ástæða til að vera bjartsýnn. "

"Ég held ekki að við erum líklegri til að hafa tegund skammtafræði tölva NSA vill innan amk fimm ár, í fjarveru veruleg bylting kannski miklu lengur," sagði Lloyd The Washington Post í nýlegu viðtali.

Sum fyrirtæki segjast hins vegar vera að framleiða smá skammtatölvur. Kanadískur fyrirtæki, D-Wave Systems , Segir það hefur verið að gera skammtafræði tölvum frá 2009. Í 2012, seldi það $ 10 milljón útgáfa Google NASA og Universities Space Research Association, samkvæmt fréttum.

Að skammtafræði tölva, hins vegar myndi aldrei vera gagnlegt fyrir brot opinber lykill dulkóðun eins RSA.

"Jafnvel þótt allt sem þeir segjast séu réttar, þá er þessi tölva, með hönnun, ekki hægt að keyra reiknirit Shor er, "Sagði Matthew Green, rannsóknir prófessor við Johns Hopkins University Information Security Institute, vísa til reiknirit sem hægt væri að nota til að brjóta dulkóðun eins RSA.

Sérfræðingar telja að eitt af stærstu hindranir til að brjóta dulkóðun með skammtafræði tölva er að byggja upp tölvu með nógu qubits, sem er erfitt gefið mjög brothætt ástand skammtafræði tölvum. Í lok september, NSA gert ráð fyrir að vera fær um að hafa nokkrar kubbar, sem það sem lýst er í skjalinu sem "dynamical decoupling og heill skammtafræði stjórn á tveimur hálfleiðara qubits."

"Það er stórt skref, en það er nokkuð lítið skref á leiðinni til að byggja upp stórfelldum skammtafræði tölva," Lloyd sagði.

A skammtatölvugagn sem fær um að brjóta dulritun þyrfti hundruð eða þúsund fleiri qubits en það.

Fjárhagsáætlun fyrir National Intelligence Program, almennt vísað til sem "svarta fjárhagsáætlun," Details "rúms Hard markmið" verkefni og tekið fram að þetta skref "mun gera byrjunar stigstærð átt stórum kerfum í tengdum og eftirfylgni á viðleitni."

Annað verkefni, sem kallast "Eiga Net," er að nota skammtafræði rannsóknir til að styðja við stofnun skammtafræði byggir árásum á dulkóðun eins RSA, skjöl sýna.

"The kaldhæðni af skammtafræði computing er að ef þú getur ímyndað einhvern byggja skammtafræði tölva sem hægt er að brjóta dulkóðun til nokkrum áratugum í framtíðinni, þá þarftu að vera áhyggjufull núna," lidar sagði.

Höfundaréttur: The Washington Post

Deildu þessari grein: