Kvantumszámítógép forgatja fel a titkosítás és a kriptovaluták világát

Földi halandónak egyelőre túl bonyolult dolog kvantumszámítógépet építenie, ám szakértők szerint öt éven belül annyira elterjednek ezek az eszközök, hogy gyökerestül felforgatják az életünket.

A mai számítógépek ‒ mint például az a gép, melyen ez a cikk is született ‒ relatíve egyszerűen működnek, ha a prototípusként létező kvantumszámítógépekhez viszonyítjuk őket: az adatot 0 és 1 formájában tárolják, a számítás eredménye minden esetben 0 vagy 1 lehet. A szupergyors chipeknek köszönhetően számítógépeink elég ügyesek ahhoz, hogy videót nézzük rajtuk, internetezzünk vagy üzeneteket küldjünk egymásnak, ahhoz viszont már „buták”, hogy valós időben feltörjék a létező titkosításokat. A kvantumszámítógép picit megbonyolítja a dolgokat, hiszen olyan számítási kapacitáshoz juthat az emberiség, ami a jelenlegi titkosítások feltöréséhez szükséges éveket másodpercek töredékére rövidíti.

Qubitokkal bonyolultabb ‒ avagy a bonyolult kvantumbit

A kvantumszámítógépekben az információ (a kvantumbit vagy qubit) nemcsak 1 vagy 0, mint a jelenlegi számítógépeken, hanem egyszerre 1 és 0 is lehet ‒ ezt a kevert állapotot nevezik szuperpozíciónak. A kérdés az, honnan tudhatjuk, hogy milyen állapotban van egy adott qubit? A válasz látszólag egyszerű: megmérjük… Ám a dolog érdekességét az adja, hogy a megfigyelés aktusa, vagyis maga a mérés kényszeríti arra a qubitet, hogy felvegye az egyik alapállapotot. Míg egy bit értékének kiolvasásakor maga a bit változatlan marad, a kvantumbit állapota megváltozik, és a mérés eredményéhez igazodik.

Éppen ez az egyik nehézség a qubittel kapcsolatban: a mérés előtt a mérhető értékek valószínűségét ismerhetjük, de csak a mérés pillanatában derül ki, hogy a qubit melyik konkrét értéket veszi fel. A mérés hatására a qubit szuperpozíciója összeesik, így 0-t vagy 1-est kapunk eredménynek, a mért érték pedig 100 százalékos valószínűségűvé válik.

A qubitek nagyon kényesek a hőingadozásra, ezért a kutatóknak állandó hőmérsékletet kell fenntartaniuk ahhoz, hogy hibamentesen működjön a számítógép – ez eddig csak laboratóriumi körülmények között sikerült.

Eljön a most ismert titkosítás vége

Ám az emberiség rohanó léptekkel halad a kvantumszámítógépek felé, az IBM és a Google is fejlesztett már ki több qubitos számítógépet. Az IBM Q projektben kvantumszámítógép-kapacitáshoz juthatnak az érdeklődő kutatók, ahol változatos feladatokat oldhatnak meg. Az IBM kutatási részlegének vezetője, Arvind Krishna nemrég azt nyilatkozta, hogy öt éven belül szélesebb körben is elterjedhetnek a kvantumszámítógépek.

A kutatási vezető szerint az emberiségnek már ma alternatív titkosítási megoldások felé kell néznie, ugyanis a kvantumszámítógép a most ismert titkosítás végét is jelenti.

A kriptovalutáknak is változniuk kell

A blokklánc-technológia ugyan a záloga annak, hogy az adatokat nem lehet következmény nélkül megváltoztatni, a központosítás nélküli, peer-to-peer adattárolás pedig garantálja az adatok fennmaradását is, ám a tranzakciók módján kell változtatni ahhoz, hogy a kriptovalutákat továbbra is biztonságosan használni tudjuk.

Jelenleg a felhasználók egy a kriptovaluta alapján generált privát kulccsal lépnek be felhasználói fiókjukba. Ez a kulcs tipikusan 64 karakternyi betű- és számkombináció, ami a felhasználó címéhez kötötten generált. Ahhoz, hogy egy másik felhasználó valutáit egy rosszindulatú támadó megszerezze, ki kell számolnia ezt a 64 karakternyi betű- és számkombinációt, és azt is tudnia kell, pontosan mely címhez kötött. Ez eddig matematikailag kivitelezhetetlen volt, a kvantumszámítógépek azonban ezt a számítást is lehetővé teszik.