Při současné znalosti o tom, jak vypadá fyzika a svět, není kvantovou šifru možné zlomit, mluví o převratné technologii profesor Vladimír Bužek, jeden z nejcitovanějších Slovenské fyziků.
Představte si, že je rok 1985. Setkali jste se s profesorem počítačových věd, který vám mluví o celosvětové počítačové síti, která je dostupná pro každého. Komunikačním nástroji, který byl ještě nedávno pouze tajným produktům armádního výzkumu a právě proniká mezi akademiků. Vypráví o technologii, která dokáže na dálku přenášet jakákoli data – text, fotky či dokonce video. Místy až příliš emotivní hovoří o budoucnosti, ve které budete umět komunikovat s kýmkoli na planetě za pomoci počítačů …
Věřili byste tomu? Dokázali byste si to představit? Stejné otázky si v roce 2020 klademe my po rozhovoru s profesorem Vladimírem Buzkovi, teoretickým fyzikem a největším Slovenské odborníkem na kvantové technologie. Mluvili jsme s ním o kvantovém světě, neprelomiteľnej šifře a technologické budoucnosti, která nás čeká.
Jak jednoduše odhalit darebáků
Proč podle vás potřebujeme kvantové komunikační propojení?
Začnu trochu zeširoka. Vývoj ostatních měsíců letošního roku jasně dokazuje, že přecházíme do kybernetického prostoru mnohem rychleji a intenzivněji, než jsme předpokládali řekněme před pěti lety. Vůbec to, že se nyní setkáváme osobně, je velmi výjimečné. A bude se to jen stupňovat. Očekává se, že internet věcí přinese různé senzory kolem nás, do domácnosti a možná i do našeho těla. Tedy ohromně mnoho citlivých informací se začne dostávat do kyberprostoru.
Hlavní otázka nyní zní: jak si zajistím, aby tyto citlivé informace nebyly zneužity?
Jediná možnost je pořádně kryptování. V současnosti většina protokolů, které existují a používají se například na internetu, je založena na matematické složitosti. Ukazuje se však, že s vývojem posledních let výpočetní kapacita dramaticky narůstá.
To, co bylo ještě nedávno považováno za bezpečné díky matematické složitosti, už tak bezpečné dnes není nebo v krátké budoucnosti nebude. Totiž, jistě jste slyšeli, že jedním ze grál moderní kvantové fyziky je kvantový počítač, který umožní výrazně rychlejší počítání a prolamování tradičních šifer založených na matematické složitosti.
Co dělá kvantový počítač jinak oproti klasickému počítači, proč dokáže šifry lámat rychleji?
V kvantové fyzice je cosi, co se nazývá “princip kvantové superpozice”. Je to něco, co se v klasickém, to znamená makropatologickém světě, který registrujeme kolem nás, nemůže stát. Je to fakt, že na mikroskopické úrovni se objekty mohou nacházet ve vzájemně se vylučujících stavech – mohou být současně teplé a studené, živé nebo mrtvé … To se běžně vylučuje, když je něco živé, nemůže to být mrtvé. Když je něco nula, není to jednotka. V kvantové fyzice to ale neplatí, protože v kvantové fyzice může být něco současně nulou a jednotkou. To je superpozice kvantových stavů.
Nyní si představte, že tato superpozice – tedy kromě mnoha jiných věcí – umožňuje, aby se hodně úkolů počítalo paralelně. Takto, díky kvantovému paralelismu, může exponenciálně růst výpočetní výkon kvantových procesorů, což dramaticky změní situaci.
A kvantová kryptografie je tedy odpověď na nástup kvantových počítačů, které budou schopny prolamovat klasické šifry založené na matematické složitosti. Rozumím tomu správně?
Ano, vedle kvantových procesorech, je kvantové šifrování dalším využitím těchto nových technologií. I když to zní trochu neuvěřitelně, náhodná čísla jsou vzácným obchodním artiklem. Abychom to pochopili, musíme si připomenout, že “klasická” kryptografie zná protokoly, které jsou nezlomitelné. Například Vernamov protokol.
“Klasická kryptografie zná protokoly, které jsou nezlomitelné. Například Vernamov protokol. “
Představte si, že vy máte šifrovací klíč, já mám šifrovací klíč a ten je tak dlouhý jako samotný text, který chci poslat. Tímto klíčem je řetězec náhodných čísel. Pokud použijeme tento šifrovací klíč, který znají pouze oprávněný odesílatel a příjemce zprávy pouze jednou, přenos zprávy je zcela bezpečný.
Samozřejmě, zpráva se může ztratit, ale neautorizovaný uživatel ji nebude schopen dešifrovat, protože nebude schopen dělat žádné statistické analýzy. Šifrovací klíč totiž byl použit pouze jednou. Jinými slovy, nikdo na světě, kdo nemá originální šifrovací klíč, není schopen zprávu přečíst.
Stále ale musíte mít dobrý šifrovací klíč. To je v podstatě řetězec náhodně uspořádaných nul a jedniček. Je to jedno velké náhodné číslo zapsané v binární formě. Důležité je ale najít způsob, jak já toto náhodné číslo vygeneruji a následně, když ho vygeneruji, jak ho dostanete vy. A tu napomáhá kvantová technologie.
