Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Nowy układ dla komputerów kwantowych

ghost666 26 Lis 2019 23:24 948 2
  • Nowy układ dla komputerów kwantowych
    Wyścig technologii kwantowej jest coraz bardziej intrygujący. Google i IBM zaczynają opracowywać komputery kwantowe, które zrewolucjonizowałyby obliczenia przy prędkościach, które są obecnie nie do pomyślenia. Bardzo wyczekiwana implementacji technologii kwantowej znajduje się także w kryptografii. Wraz z rozprzestrzenianiem się systemów Internetu Rzeczy (IoT) i technologii 5G, niezwykle ważne jest tworzenie bezpiecznych kanałów komunikacji. Systemy kwantowe, przenoszące informacje mają naturalnie wbudowane protokoły bezpieczeństwa w postaci zaszyfrowanych danych. Każdy kanał komunikacji jest inny od pozostałych, co pozwala zmniejszyć ryzyko przechwycenia informacji podczas transmisji.

    Najbezpieczniejsze i najczęściej stosowane metody ochrony poufności i integralności transmisji danych opierają się obecnie na kryptografii symetrycznej, a jeszcze bardziej niezawodne bezpieczeństwo zapewnia wykorzystanie matematycznej formuły i jednorazowej losowej liczby o tej samej długości co zaszyfrowane dane. W przypadku kryptografii kwantowej wszystkie dzisiejsze techniki kryptograficzne byłyby zupełnie niepotrzebne. Obecnie, aby odszyfrować poufne, zaszyfrowane informacje, niezbędny jest odpowiedni klucz prywatny. Przeprowadzenie tak zwanego ataku „brute force” - wypróbowanie wszystkich możliwych kombinacji liter, znaków specjalnych i cyfr - byłoby niemożliwe dla klucza RSA, ponieważ komputery, które mamy do dyspozycji, potrzebowałyby zbyt dużo czasu. Jednak w przypadku technologii kwantowej ta sama operacja zajęłaby kilka sekund.

    Naukowcy z Nanyang Technological University w Singapurze (NTU Singapore) opracowali układ kwantowy 1000 razy mniejszy niż obecne systemy kwantowe. Wyniki zespołu pod kierownictwem profesora Liu Ai Quna z NTU i profesora Kwek Leong Chuan zostały opublikowane w Nature Photonics. Wyniki te oferują nową szansę na wdrożenie zaawansowanych metod kryptografii kwantowej w wielu systemach finansowych i kryptograficznych. Nowy układ poprawi kontekst bezpieczeństwa w różnych metodach komunikacji, wykorzystywanych do wielu systemów - od wypłaty gotówki z bankomatu po zakup towarów online. Są to technologie, które dziś nie są zbyt bezpieczne i w których komunikację można przechwycić. Chip o wielkości zaledwie 3..4 mm wykorzystuje kwantowe algorytmy komunikacji i zapewnia wyższy poziom bezpieczeństwa niż istniejące standardy dzięki kwantowej dystrybucji klucza (QKD).

    Kwantowa dystrybucja klucza (QKD) wykorzystuje właściwości kwantowe do wymiany tajnych informacji, takich jak zaszyfrowany klucz, który można następnie wykorzystać do szyfrowania wiadomości przesyłanych przez niezabezpieczony kanał. Bezpieczeństwo QKD opiera się na fundamentalnych prawach przyrody i fizyki, które są niewrażliwe na zwiększenie mocy obliczeniowej, nowe algorytmy ataku lub komputery kwantowe.

    W przypadku kryptografii kwantowej klucz (medium, które umożliwia zaszyfrowanie wiadomości, a tym samym jej ponowne odczytanie) jest kodowany w szeregu fotonów przekazywanych między dwiema stronami, które mają dzielić się daną wiadomość - na przykład poprzez światłowód. Zgodnie z zasadą nieoznaczoności Heisenberga (mówi ona o tym, że, upraszczając, nie można jednocześnie poznać dokładnie dwóch cech obiektu kwantowego), nikt zainteresowany uzyskaniem klucza nie może tego zrobić bez zakłócenia przebiegu tych (spolaryzowanych) fotonów. W rzeczywistości każdy, kto ingeruje w komunikację, zmienia cechy fotonów, pozostawiając po sobie ślad, który pozwala zauważyć zainteresowanym stronom, że ktoś np. podsłuchuje komunikację.

    Profesor Liu ze Szkoły Inżynierii Elektrycznej i Elektronicznej NTU powiedział: "W dzisiejszym świecie cyberbezpieczeństwo jest bardzo ważne, ponieważ tak wiele naszych danych jest przechowywanych i przekazywanych cyfrowo. Prawie wszystkie platformy cyfrowe i repozytoria wymagają od użytkowników wprowadzenia swoich haseł i danych biometrycznych i tak długo, jak to jest możliwe, można je podsłuchiwać lub odszyfrować. Technologia kwantowa eliminuje to, ponieważ zarówno hasło, jak i informacje są zintegrowane z wysyłaną wiadomością, tworząc klucz kwantowy".

    Odkrycia, które komputer kwantowy może przynieść w takich obszarach, jak sztuczna inteligencja, diagnostyka medyczna i terapie farmakologiczne, by wymienić tylko kilka, są trudne do wyobrażenia lub przewidzenia. Wprowadzenie tych systemów do realnego zastosowania będzie prawdziwą rewolucją informatyczną. Z drugiej strony pamiętać należy, że komputer kwantowy jest jedynie narzędziem, w którym liczba operacji wymaganych do osiągnięcia określonego wyniku algorytmu jest wykładniczo niższa niż w klasycznym komputerze. Innowacje nie polegają na większej szybkości każdej operacji, ale na mniejszej liczbie operacji wymaganych do osiągnięcia wyniku. Oczywiście, nie wszystkie algorytmy dają się uruchomić na komputerze kwantowym czy też są w stanie wykorzystać przyspieszenie, oferowane przez kwantową naturę takiego systemu.

    Bezpieczeństwo naszych informacji jest jednak zagrożone kryzysem w wyniku pojawienia się w przyszłości komputerów kwantowych, wyposażonych w duże zasoby komputerowe, potencjalnie zdolne do pokonania obecnych technik kryptograficznych. Z tego powodu kryptografia kwantowa będzie coraz ważniejszym sektorem badań i rozwoju.

    Źródła:
    https://www.eetasia.com/news/article/A-New-Quantum-Chip-with-Superior-Security
    https://eetimes.eu/a-new-chip-for-quantum-computing/

    Fajne! Ranking DIY
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 napisał 9436 postów o ocenie 7364, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • #2
    spec220
    Poziom 13  
    ghost666 napisał:
    Bezpieczeństwo naszych informacji jest jednak zagrożone kryzysem w wyniku pojawienia się w przyszłości komputerów kwantowych, wyposażonych w duże zasoby komputerowe, potencjalnie zdolne do pokonania obecnych technik kryptograficznych. Z tego powodu kryptografia kwantowa będzie coraz ważniejszym sektorem badań i rozwoju.


    Zgadza się, dlatego też wraz ze wzrostem mocy obliczeniowej komputerów wzrasta też i moc systemu zabezpieczeń bezpiecznych kanałów.
    Należy też wspomnieć o systemach wojskowych, które nawet w przypadku prymitywnych komputerów potrafią tworzyć tzw. twarde nie do złamania kryptogramy.
    Zasada działania jest bardzo prosta. Wystarczy wiedzieć, co może zawierać klucz deszyfrujący
    -Następny klucz do kolejnej wiadomości
    -algorytm deszyfrujący (jest to specjalny plik wsadowy do mikrokomputera w którym tworzy się struktura przypominająca coś w sensie FPGA)
    -położenie danych "prawdy" w pliku. Czyli zaszyfrowane dane w zależności od mocy klucza są mieszane z tzw. "losowymi śmieciami" wygenerowanymi pomiędzy "szumiącymi" bramki w takt zmiennego algorytmu" To oznacza, że np. szyfrując 1MB danych otrzymamy 10MB, albo i więcej w zależności od mocy klucza. W kluczu jest zawarta informacja na temat danych prawdy które należny odseparować, a następnie odszyfrować.

    Proste prawda?

    Teraz tylko można sobie wyobrazić jakie bezpieczeństwo jest nam w stanie zapewnić technologia kwantowa w połączaniu z taką technologią szyfrowania. (wystarczy szybki internet)
  • #3
    japko1024
    Poziom 17  
    ghost666 napisał:
    W przypadku kryptografii kwantowej wszystkie dzisiejsze techniki kryptograficzne byłyby zupełnie niepotrzebne.
    Jeśli chodzi o zastosowania inne niż zabezpieczenie informacji na czas jej bezpośredniej transmisji, nie jest to takie oczywiste. Co z informacjami przechowywanymi lub transmitowanymi przez urządzenia osób trzecich? Tutaj można używać urządzeń fotonicznych do przełączania wiązki lub spowalniania/zatrzymywania w miejscu fotonów, ale tradycyjna kryptografia daje też możliwość zlecenia obliczeń na zaszyfrowanych danych i odszyfrowania wyniku. I co z podpisami cyfrowymi, stosowanymi np. w kryptowalutach?
    I czy kryptografię kwantową dałoby się wprowadzić dla mikrofal albo fal radiowych stosowanych w transmisjach bezprzewodowych?