NSA, 'çoğu şifreleme türünü' kırmak için kuantum bilgisayarı oluşturmayı hedefliyor

Ulusal Güvenlik Ajansı, elektromanyetik sızıntılara karşı güvenli oda büyüklüğündeki metal kutularda, dünya çapında bankacılık, tıp, iş ve devlet kayıtlarını korumak için kullanılan hemen hemen her tür şifrelemeyi kırabilecek bir bilgisayar yapmak için yarışıyor.Eski NSA yüklenicisi Edward Snowden tarafından sağlanan belgelere göre, klasik bilgisayarlardan katlanarak daha hızlı bir makine olan "kriptolojik açıdan yararlı bir kuantum bilgisayar" oluşturma çabası, "Zor Hedeflere Penetrating Hard Hedefler" başlıklı 79.7 milyon dolarlık bir araştırma programının bir parçası. İşin çoğu, bir laboratuvar College Park, Md.

Bir kuantum bilgisayarın geliştirilmesi, tıp gibi alanların yanı sıra NSA'nın şifre kırma misyonu için devrim niteliğinde çıkarımlarla, bilim camiasındaki pek çok kişinin uzun zamandır hedefi olmuştur. Bu tür bir teknolojiyle, birçok güvenli Web sitesinde kullanılanlar ve devlet sırlarını korumak için kullanılan türler de dahil olmak üzere, genel anahtar şifrelemesinin tüm mevcut biçimleri kırılacaktır.

Fizikçiler ve bilgisayar bilimcileri, NSA'nın çabalarının en iyi sivil laboratuvarlardan daha gelişmiş olup olmadığı konusunda uzun süredir spekülasyon yapıyorlar. Ajansın araştırmasının tamamı bilinmemekle birlikte, Snowden tarafından sağlanan belgeler, NSA'nın bilim camiasındaki diğerlerinden daha başarıya yakın olmadığını gösteriyor.

Massachusetts Institute of Technology'de elektrik mühendisliği ve bilgisayar bilimi doçenti olan Scott Aaronson, "NSA'nın kimsenin haberi olmadan açık dünyanın çok ilerisinde olması imkansız görünüyor" dedi.

NSA, kendisini Avrupa Birliği ve İsviçre hükümeti tarafından desteklenen kuantum hesaplama laboratuarlarıyla, istikrarlı bir ilerleme, ancak acil bir atılım için çok az umutla koşan bir boyun ve boyun olarak görüyor gibi görünüyor.

Bir NSA belgesine göre, "Coğrafi kapsam, küresel bir çabadan Avrupa Birliği ve İsviçre'ye ayrı bir odaklanmaya doğru daraldı".

MIT'de kuantum makine mühendisliği profesörü olan Seth Lloyd, NSA'nın odağının yanlış yerleştirilmediğini söyledi. “AB ve İsviçre, son on yılda önemli ilerlemeler kaydetti ve kuantum hesaplama teknolojisinde ABD'yi yakaladı” dedi.

NSA bu makale için yorum yapmayı reddetti.

Bununla birlikte belgeler, ajansın araştırmasının bir kısmını elektromanyetik enerjinin girip çıkmasını önlemek için tasarlanmış, Faraday kafesleri olarak bilinen geniş, korumalı odalarda yürüttüğünü gösteriyor. Kısa bir açıklamaya göre bunlar, "hassas kuantum hesaplama deneylerini çalışır durumda tutmak için" gereklidir.

[Kuantum hesaplama çabalarıyla ilgili sınıflandırma seviyelerini açıklayan bir belgeyi okuyun]

Kuantum hesaplamanın altında yatan temel ilke, bir nesnenin tüm durumlarda aynı anda var olduğu fikri olan "kuantum süperpozisyonu" olarak bilinir. Klasik bir bilgisayar, sıfır veya bir olan ikili bitleri kullanır. Bir kuantum bilgisayar, aynı anda sıfır ve bir olan kuantum bitleri veya kübitleri kullanır.

Bu imkansız gibi görünen şey, kuantum teorisinin kalbinde yatan gizemin bir parçasıdır, ki teorik fizikçiler bile kimsenin tam olarak anlamadığını söylüyorlar.

Nobel ödüllü, "Kuantum mekaniğini anladığınızı düşünüyorsanız, kuantum mekaniğini anlamıyorsunuz" dedi. Richard Feynman, yaygın olarak kuantum hesaplamada öncü olarak kabul edilen.

Teoride şu şekilde çalışır: Klasik bir bilgisayar her seferinde bir hesaplama yapmak zorunda olsa da, bazen bir problemi çözmek için gereksiz olan hesaplamalar yapmak zorunda kalmaz. Bu, doğru cevabı çok daha hızlı ve verimli bir şekilde bulmasını sağlar.

Kuantum hesaplamanın elde edilmesi, bu tür bilgisayarların kırılgan doğası nedeniyle zordur. Teoride, böyle bir bilgisayarın yapı taşları tek tek atomları, fotonları veya elektronları içerebilir. Bilgisayarın kuantum doğasını korumak için, bu parçacıkların dış ortamlarından dikkatlice izole edilmesi gerekir.

Elektrik mühendisliği profesörü ve Kuantum Bilgi Bilimi ve Teknolojisi Merkezi direktörü Daniel Lidar, "Kuantum bilgisayarlar son derece hassastır, bu yüzden onları çevrelerinden korumazsanız, hesaplama işe yaramaz," dedi. Güney Kaliforniya Üniversitesi.

Çalışan bir kuantum bilgisayar, yaratıcılarının baş harflerinden oluşan RSA olarak bilinen bir standart da dahil olmak üzere, günümüzde kullanılan en güçlü şifreleme araçlarını kolayca kırmanın kapısını açacaktır. RSA, paylaşılan bir parola kullanılmasına gerek kalmadan, iletişimi karıştırarak, hedeflenen alıcı dışında hiç kimse tarafından okunamaz hale getirir. Web tarayıcılarında finansal işlemleri güvence altına almak ve şifreli e-postalarda yaygın olarak kullanılır. RSA, iki büyük asal sayının çarpımını çarpanlarına ayırmanın zorluğu nedeniyle kullanılır. Şifrelemeyi kırmak bu iki sayıyı bulmayı içerir. Bu, klasik bir bilgisayarda makul bir sürede yapılamaz.

2009 yılında klasik yöntemler kullanan bilgisayar bilimcileri, asalları keşfet 768 bitlik bir sayı içinde, ancak çarpanlarına ayırmak neredeyse iki yıl ve yüzlerce bilgisayar aldı. Bilim adamları, çevrimiçi işlemlerde yaygın olarak kullanılan 1,000 bitlik bir şifreleme anahtarını kırmanın 1,024 kat daha uzun süreceğini tahmin ettiler.

Bununla birlikte, büyük ölçekli bir kuantum bilgisayar teorik olarak 1,024 bit şifrelemeyi çok daha hızlı kırabilir. Bazı önde gelen internet şirketleri 2,048-bit anahtarlara geçiyor, ancak bunların bile bir kuantum bilgisayarla hızlı şifre çözmeye karşı savunmasız olduğu düşünülüyor.

Kuantum bilgisayarlar, yapay zekanın yaratılması da dahil olmak üzere günümüzün bilimsel topluluğu için birçok uygulamaya sahiptir. Ancak NSA, ulusal güvenlik açısından sonuçlarından korkuyor.

Snowden tarafından sağlanan bir dahili belgeye göre, "Kuantum teknolojilerinin şifreleme algoritmalarına uygulanması, ABD hükümetinin hem iletişimlerini koruma hem de yabancı hükümetlerin iletişimlerini gizlice dinleme becerisini önemli ölçüde etkileme tehdidinde bulunuyor."

Uzmanlar, bir kuantum bilgisayarın ne kadar kısa sürede gerçekleştirilebileceğinden emin değiller. On yıl önce, bazı uzmanlar büyük bir kuantum bilgisayar geliştirmenin muhtemelen gelecekte 10 ila 100 yıl arasında olduğunu söyledi. Lloyd, beş yıl önce hedefin en az 10 yıl uzakta olduğunu söyledi.

Geçen yıl, Manchester Üniversitesi'nde profesör olan Jeff Forshaw, Britanya'nın Guardian gazetesine verdiği demeçte, “İlk tam ölçekli kuantum bilgisayarın ne zaman inşa edileceğini tahmin etmek için muhtemelen çok erken, ancak son gelişmeler, iyimser."

Lloyd Washington Post'a yaptığı son röportajda, "NSA'nın istediği kuantum bilgisayar türüne en az beş yıl içinde sahip olabileceğimizi sanmıyorum, önemli bir atılım yoksa belki çok daha uzun" dedi.

Bununla birlikte, bazı şirketler halihazırda küçük kuantum bilgisayarlar ürettiklerini iddia ediyor. Kanadalı bir firma, D-Wave Systems , 2009'dan beri kuantum bilgisayarlar yaptığını söylüyor. Haberlere göre 2012'de Google, NASA ve Üniversiteler Uzay Araştırmaları Derneği'ne 10 milyon dolarlık bir sürüm sattı.

Ancak bu kuantum bilgisayar, RSA gibi açık anahtar şifrelemesini kırmak için asla yararlı olmayacak.

"İddia ettikleri her şey doğru olsa bile, bu bilgisayar tasarımı gereği Shor algoritmasıJohns Hopkins Üniversitesi Bilgi Güvenliği Enstitüsü'nde araştırma profesörü olan Matthew Green, RSA gibi şifrelemeyi kırmak için kullanılabilecek algoritmaya atıfta bulundu.

Uzmanlar, kuantum bilgisayarla şifrelemeyi kırmanın önündeki en büyük engellerden birinin, kuantum bilgisayarların çok kırılgan durumu göz önüne alındığında zor olan, yeterli kubit içeren bir bilgisayar inşa etmek olduğunu düşünüyor. Eylül ayı sonunda NSA, bir belgede "dinamik ayırma ve iki yarı iletken kübit üzerinde tam kuantum kontrolü" olarak tanımladığı bazı yapı taşlarına sahip olmayı umuyordu.

Lloyd, "Bu harika bir adım, ancak büyük ölçekli bir kuantum bilgisayar inşa etme yolunda oldukça küçük bir adım," dedi.

Kriptografiyi kırabilen bir kuantum bilgisayarın bundan yüzlerce veya binlerce kübite ihtiyacı olacaktır.

Yaygın olarak "kara bütçe" olarak anılan Milli İstihbarat Programı bütçesi, "Zor Hedeflere Girmek" projesini ayrıntılarıyla anlatıyor ve bu adımın "ilgili ve takip çabalarında büyük sistemlere doğru ilk ölçeklendirmeyi sağlayacağını" kaydetti.

Belgelerin gösterdiği gibi, "Ağa Sahip Olmak" adlı başka bir proje, RSA gibi şifrelemelere yönelik kuantum tabanlı saldırıların oluşturulmasını desteklemek için kuantum araştırması kullanıyor.

Lidar, "Kuantum hesaplamanın ironisi şudur ki, eğer birisinin birkaç on yıl içinde şifrelemeyi kırabilecek bir kuantum bilgisayar inşa ettiğini hayal edebiliyorsanız, o zaman şu anda endişelenmeniz gerekir," dedi Lidar.

Telif Hakkı: Washington Post

Bu makaleyi paylaş: