NSA- ն նպատակ ունի կառուցել քվանտային համակարգիչ `« կոդավորման առավել տեսակները կոտրելու համար »

Սենյակի չափի մետաղական տուփերում, որոնք ապահովված են էլեկտրամագնիսական արտահոսքից, Ազգային անվտանգության գործակալությունը փորձում է ստեղծել համակարգիչ, որը կարող է կոտրել գրեթե բոլոր տեսակի կոդավորումը, որն օգտագործվում է ամբողջ աշխարհում բանկային, բժշկական, բիզնեսի և պետական ​​գրառումները պաշտպանելու համար:Ըստ NSA-ի նախկին կապալառու Էդվարդ Սնոուդենի տրամադրած փաստաթղթերի, «կրիպտոլոգիապես օգտակար քվանտային համակարգիչ» ստեղծելու ջանքերը՝ մեքենա էքսպոնենցիալ ավելի արագ, քան դասական համակարգիչները, 79.7 միլիոն դոլար արժողությամբ հետազոտական ​​ծրագրի մի մասն է, որը կոչվում է «Դժվար թիրախներ»: Աշխատանքի մեծ մասը հյուրընկալվում է դասակարգված պայմանագրերով a լաբորատորիա Քոլեջ Պարկում, Md.

Քվանտային համակարգչի ստեղծումը երկար ժամանակ եղել է գիտական ​​հանրության շատերի նպատակը՝ հեղափոխական հետևանքներ ունենալով այնպիսի ոլորտների համար, ինչպիսիք են բժշկությունը, ինչպես նաև NSA-ի կոդերը խախտելու առաքելությունը: Նման տեխնոլոգիայի դեպքում հանրային բանալիների գաղտնագրման բոլոր ներկայիս ձևերը կխախտվեն, այդ թվում՝ շատ անվտանգ վեբ կայքերում օգտագործվողները, ինչպես նաև պետական ​​գաղտնիքները պաշտպանելու համար օգտագործվող տեսակները:

Ֆիզիկոսներն ու համակարգչային գիտնականները երկար ժամանակ ենթադրում էին, թե արդյոք NSA-ի ջանքերն ավելի առաջադեմ են, քան լավագույն քաղաքացիական լաբորատորիաները: Թեև գործակալության հետազոտությունների ամբողջ ծավալը մնում է անհայտ, Սնոուդենի տրամադրած փաստաթղթերը հուշում են, որ NSA-ն ավելի մոտ չէ հաջողությանը, քան մյուսները գիտական ​​համայնքում:

«Անհավանական է թվում, որ NSA-ն կարող է այդքան առաջ լինել բաց աշխարհից՝ առանց որևէ մեկի դա իմանալու», - ասում է Մասաչուսեթսի տեխնոլոգիական ինստիտուտի էլեկտրատեխնիկայի և համակարգչային գիտությունների դոցենտ Սքոթ Աարոնսոնը:

Ըստ երևույթին, NSA-ն իրեն համարում է քվանտային հաշվողական լաբորատորիաներ, որոնք հովանավորվում են Եվրամիության և Շվեյցարիայի կառավարության կողմից՝ կայուն առաջընթացով, բայց անհապաղ առաջընթացի փոքր հեռանկարով:

«Աշխարհագրական շրջանակը գլոբալ ջանքերից նեղացել է դեպի Եվրամիության և Շվեյցարիայի վրա դիսկրետ կենտրոնացում», ասվում է NSA-ի փաստաթղթում։

Սեթ Լլոյդը՝ MIT-ի քվանտային մեխանիկական ճարտարագիտության պրոֆեսոր, ասում է, որ NSA-ի ուշադրությունը անտեղի չէ: «ԵՄ-ն և Շվեյցարիան զգալի առաջընթաց են գրանցել վերջին տասնամյակի ընթացքում և հասել են ԱՄՆ-ին քվանտային հաշվողական տեխնոլոգիաների ոլորտում», - ասաց նա:

NSA-ն հրաժարվել է մեկնաբանել այս հոդվածը:

Փաստաթղթերը, սակայն, ցույց են տալիս, որ գործակալությունն իր որոշ հետազոտություններ է իրականացնում մեծ, պաշտպանված սենյակներում, որոնք հայտնի են որպես Ֆարադայի վանդակներ, որոնք նախատեսված են կանխելու էլեկտրամագնիսական էներգիայի մուտքը կամ դուրս գալը: Դրանցից, ըստ մի հակիրճ նկարագրության, պահանջվում է «շարունակել քվանտային հաշվողական նուրբ փորձարկումները»:

[Կարդացեք փաստաթուղթ, որը նկարագրում է դասակարգման մակարդակները՝ կապված քվանտային հաշվողական ջանքերի հետ]

Քվանտային հաշվարկների հիմքում ընկած հիմնական սկզբունքը հայտնի է որպես «քվանտային սուպերպոզիցիա», այն գաղափարը, որ օբյեկտը միաժամանակ գոյություն ունի բոլոր վիճակներում: Դասական համակարգիչը օգտագործում է երկուական բիթեր, որոնք կամ զրո են կամ մեկ: Քվանտային համակարգիչը օգտագործում է քվանտային բիթներ կամ քյուբիթներ, որոնք միաժամանակ զրո և մեկ են:

Այս թվացյալ անհնարինությունը քվանտային տեսության հիմքում ընկած առեղծվածի մի մասն է, որը նույնիսկ տեսական ֆիզիկոսներն ասում են, որ ոչ ոք ամբողջությամբ չի հասկանում:

«Եթե կարծում եք, որ հասկանում եք քվանտային մեխանիկա, դուք չեք հասկանում քվանտային մեխանիկա», - ասաց հանգուցյալ Նոբելյան մրցանակակիրը: Ռիչարդ Ֆեյնմանը, որը լայնորեն համարվում է քվանտային հաշվարկների առաջամարտիկը։

Ահա թե ինչպես է այն աշխատում տեսականորեն. Թեև դասական համակարգիչը, որքան էլ արագ, պետք է կատարի մեկ հաշվարկ, քվանտային համակարգիչը երբեմն կարող է խուսափել այնպիսի հաշվարկներ անելուց, որոնք ավելորդ են խնդիր լուծելու համար: Դա թույլ է տալիս նրան գտնել ճիշտ պատասխանը շատ ավելի արագ և արդյունավետ:

Քվանտային հաշվարկը դժվար է ձեռք բերել նման համակարգիչների փխրուն բնույթի պատճառով: Տեսականորեն, նման համակարգչի կառուցման բլոկները կարող են ներառել առանձին ատոմներ, ֆոտոններ կամ էլեկտրոններ: Համակարգչի քվանտային բնույթը պահպանելու համար այս մասնիկները պետք է ուշադիր մեկուսացվեն իրենց արտաքին միջավայրից:

«Քվանտային համակարգիչները չափազանց նուրբ են, ուստի, եթե չպաշտպանեք դրանք իրենց միջավայրից, ապա հաշվարկներն անօգուտ կլինեն», - ասում է էլեկտրատեխնիկայի պրոֆեսոր Դանիել Լիդարը և Քվանտային տեղեկատվական գիտության և տեխնոլոգիաների կենտրոնի տնօրենը: Հարավային Կալիֆորնիայի համալսարան.

Գործող քվանտային համակարգիչը դռները կբացի այսօր օգտագործվող ամենաուժեղ գաղտնագրման գործիքները հեշտությամբ կոտրելու համար, ներառյալ ստանդարտը, որը հայտնի է որպես RSA, որն անվանվել է իր ստեղծողների սկզբնատառերով: RSA-ն խառնում է հաղորդակցությունները՝ դրանք դարձնելով անընթեռնելի որևէ մեկի համար, բացի նախատեսված ստացողից՝ առանց ընդհանուր գաղտնաբառի օգտագործման պահանջի: Այն սովորաբար օգտագործվում է վեբ բրաուզերներում՝ ֆինանսական գործարքներն ապահովելու և կոդավորված էլ. նամակներում: RSA-ն օգտագործվում է երկու մեծ պարզ թվերի արտադրյալը գործակցելու դժվարության պատճառով: Կոդավորումը կոտրելը ներառում է այդ երկու թվերը գտնելը: Դասական համակարգչի վրա դա հնարավոր չէ անել ողջամիտ ժամկետում:

2009 թվականին համակարգչային գիտնականները, օգտագործելով դասական մեթոդները, կարողացան բացահայտել պարզ թվերը 768-բիթանոց թվի սահմաններում, սակայն դրա գործակցման համար պահանջվեց գրեթե երկու տարի և հարյուրավոր համակարգիչներ: Գիտնականները հաշվարկել են, որ 1,000 անգամ ավելի երկար ժամանակ կպահանջվի կոտրել 1,024 բիթանոց գաղտնագրման բանալին, որը սովորաբար օգտագործվում է առցանց գործարքների համար:

Լայնածավալ քվանտային համակարգիչը, սակայն, տեսականորեն կարող է շատ ավելի արագ կոտրել 1,024 բիթանոց գաղտնագրումը: Որոշ առաջատար ինտերնետային ընկերություններ անցնում են 2,048-բիթանոց ստեղների վրա, սակայն ենթադրվում է, որ նույնիսկ դրանք խոցելի են քվանտային համակարգչի միջոցով արագ գաղտնազերծման համար:

Քվանտային համակարգիչները բազմաթիվ կիրառություններ ունեն այսօրվա գիտական ​​հանրության համար, այդ թվում՝ արհեստական ​​ինտելեկտի ստեղծումը: Սակայն NSA-ն վախենում է ազգային անվտանգության վրա ազդեցություններից:

«Քվանտային տեխնոլոգիաների կիրառումը կոդավորման ալգորիթմների վրա սպառնում է կտրուկ ազդել ԱՄՆ կառավարության կարողության վրա՝ և՛ պաշտպանելու իր հաղորդակցությունները, և՛ գաղտնալսելու օտարերկրյա կառավարությունների հաղորդակցությունները», ասվում է Սնոուդենի կողմից տրամադրված ներքին փաստաթղթում:

Փորձագետները վստահ չեն, թե որքան շուտ հնարավոր կլինի իրականացնել քվանտային համակարգիչ: Մեկ տասնամյակ առաջ որոշ փորձագետներ ասում էին, որ մեծ քվանտային համակարգչի մշակումը հնարավոր է 10-100 տարի ապագայում: Հինգ տարի առաջ Լլոյդն ասաց, որ նպատակին առնվազն 10 տարի է մնացել:

Անցյալ տարի Մանչեսթերի համալսարանի պրոֆեսոր Ջեֆ Ֆորշոուն բրիտանական Guardian թերթին ասաց. լավատես»։

«Չեմ կարծում, որ մենք առնվազն հինգ տարվա ընթացքում կունենանք այնպիսի քվանտային համակարգիչ, ինչպիսին ԱԱԾ-ն է ցանկանում, եթե զգալի բեկում չլինի, գուցե շատ ավելի երկար»,- ասել է Լլոյդը The Washington Post-ին տված վերջին հարցազրույցում:

Որոշ ընկերություններ, սակայն, պնդում են, որ արդեն փոքր քվանտային համակարգիչներ են արտադրում: Կանադական ընկերություն, D-Wave Systems , ասում է, որ քվանտային համակարգիչներ է արտադրում 2009 թվականից: 2012 թվականին այն վաճառել է 10 միլիոն դոլարի տարբերակը Google-ին, NASA-ին և Համալսարանների տիեզերական հետազոտությունների ասոցիացիային, ըստ լուրերի:

Այդ քվանտային համակարգիչը, այնուամենայնիվ, երբեք օգտակար չէր լինի RSA-ի նման հանրային բանալին գաղտնագրումը կոտրելու համար:

«Նույնիսկ եթե այն ամենը, ինչ նրանք պնդում են, ճիշտ է, այդ համակարգիչը, իր դիզայնով, չի կարող աշխատել Shor ալգորիթմը», - ասաց Ջոնս Հոփկինսի համալսարանի տեղեկատվական անվտանգության ինստիտուտի հետազոտող պրոֆեսոր Մեթյու Գրինը, նկատի ունենալով ալգորիթմը, որը կարող է օգտագործվել RSA-ի նման գաղտնագրումը կոտրելու համար:

Փորձագետները կարծում են, որ քվանտային համակարգչի միջոցով գաղտնագրումը խախտելու ամենամեծ խոչընդոտներից մեկը բավականաչափ քյուբիթներով համակարգիչ կառուցելն է, ինչը դժվար է՝ հաշվի առնելով քվանտային համակարգիչների շատ փխրուն վիճակը: Մինչև սեպտեմբերի վերջ NSA-ն ակնկալում էր, որ կկարողանա ունենալ որոշ շինանյութեր, որոնք նա նկարագրել է փաստաթղթում որպես «դինամիկ անջատում և ամբողջական քվանտային կառավարում երկու կիսահաղորդչային քյուբիթների վրա»:

«Դա հիանալի քայլ է, բայց բավականին փոքր քայլ է լայնածավալ քվանտային համակարգիչ կառուցելու ճանապարհին», - ասաց Լլոյդը:

Քվանտային համակարգչին, որը կարող է կոտրել գաղտնագրությունը, դրա համար հարյուրավոր կամ հազարավոր ավելի շատ քյուբիթներ կպահանջվեն:

Ազգային հետախուզական ծրագրի բյուջեն, որը սովորաբար կոչվում է «սև բյուջե», մանրամասնում է «Նախանցող կոշտ թիրախներ» նախագիծը և նշում, որ այս քայլը «հնարավորություն կտա սկզբնական մասշտաբը դեպի խոշոր համակարգեր հարակից և հետագա ջանքերում»:

Փաստաթղթերը ցույց են տալիս, որ մեկ այլ նախագիծ, որը կոչվում է «Սեփականացնել ցանցը», օգտագործում է քվանտային հետազոտություն՝ աջակցելու քվանտային վրա հիմնված հարձակումների ստեղծմանը RSA-ի նման գաղտնագրումների վրա:

«Քվանտային հաշվարկների հեգնանքն այն է, որ եթե դուք կարող եք պատկերացնել, որ ինչ-որ մեկը կառուցում է քվանտային համակարգիչ, որը կարող է կոտրել կոդավորումը մի քանի տասնամյակ հետո, ապա դուք պետք է անհանգստանաք հենց հիմա», - ասաց Լիդարը:

Հեղինակային իրավունք: The Washington Post

Կիսվեք այս հոդվածով.