Китайские исследователи сообщают, что им удалось взломать RSA-шифрование, воспользовавшись для этого квантовым компьютером. Однако это не означает, что ваши электронные письма или сообщения в WhatsApp будут перехвачены в ближайшее время.
Шифрование используется для защиты конфиденциальных данных, таких как банковская информация и медицинские записи, при их передаче через Интернет. RSA — это тип шифрования, названный в честь его создателей, Рона Ривеста (Ron Rivest), Ади Шамира (Adi Shamir) и Леонарда Адлемана (Leonard Adleman). Оно относится к асимметричному шифрованию, которое использует два разных, но взаимосвязанных ключа для решения математической задачи.
Шифрование зарекомендовало себя как эффективный способ защиты конфиденциальной информации, поскольку требует математических вычислений, которые настолько сложны, что их не может решить на сегодняшний день даже самый мощный суперкомпьютер в мире — если у него нет криптографического ключа.
Давным-давно предсказывалось, что квантовые компьютеры сделают текущие технологии шифрования устаревшими. Квантовые компьютеры могут обрабатывать огромные объемы информации за гораздо более короткое время, чем обычные компьютеры. Это связано с тем, что благодаря законам квантовой механики и кубитам, которые их питают, они могут выполнять вычисления параллельно, а не последовательно. Теоретически это означает, что квантовому компьютеру потребуется всего несколько секунд, чтобы решить задачу, на которую классическим компьютерам понадобились бы миллионы лет.
Однако квантовые вычисления — это пока ещё новая технология, и на сегодняшний день самые мощные квантовые машины имеют тысячи кубитов. Ученые прогнозируют, что нам потребуется машина с миллионами кубитов, чтобы она стала более мощной, чем наши самые сильные классические компьютеры. Квантовые компьютеры также требуют специализированных лабораторий, а также дорогостоящей и сложной инфраструктуры.
Тем не менее, в исследовании, опубликованном в журнале Chinese Journal of Computers в мае, ученые обнаружили, что D-Wave Advantage — машина с 5760 кубитами, созданная компанией D-Wave Quantum Systems из Калифорнии — смогла взломать RSA-шифрования, которые ей были предложены для решения.
Машина достигла этого с помощью процесса, называемого квантовым отжигом. Квантовый отжиг использует квантовые флуктуации — непредсказуемые изменения уровней энергии в квантовых системах — для оптимизации задачи, чтобы решить её наиболее простым способом.
И хотя для расшифровки RSA-шифрования они использовали квантовый компьютер, для этого применили всего лишь 50-битное целое число. Размер действительно имеет значение в шифровании. Надёжность RSA-шифрования зависит от длины целого числа, которое определяет масштаб задачи. Например, 50-битное целое число имеет 9,67 x 1016 возможных значений.
Однако большинство современных технологий шифрования теперь используют целые числа от 1024 до 2048 бит. 1024-битное целое число имеет 1,797 x 10308 возможных значений, в то время как 2048-битное целое число имеет 3,231 x 10616 возможных значений. Таким образом, количество возможных значений для современных методов шифрования значительно больше — и, следовательно, более сложное — по сравнению с тем, которое одолели исследователи.
Это исследование является интересным доказательством концепции, подтверждающим ожидание того, что квантовые компьютеры однажды смогут расшифровывать современные технологии шифрования. И хотя в статье это не упоминается, естественными следующими шагами для подобных исследований будут изучение того, как D-Wave Advantage и квантовый отжиг могут справляться с моделями шифрования, использующими более крупные числа, такие как 128- или 256-битные целые числа.
Это также указывает на то, что квантовые компьютеры приближаются и окажут влияние на безопасность, основанную на шифровании. Именно поэтому учёные также разрабатывают технологии постквантовой криптографии — вид криптографии, использующий алгоритмы, устойчивые к решению с помощью квантовых компьютеров. Однако, как и квантовые компьютеры, эта технология всё ещё находится в стадии разработки и потребует несколько лет для полного воплощения.
