NSA pretén construir ordinadors quàntics per "trencar la majoria dels tipus de xifratge"

En caixes metàl·liques de mida habitació protegides contra les fuites electromagnètiques, l’Agència Nacional de Seguretat corre per construir un ordinador que pugui trencar gairebé tot tipus de xifratge utilitzat per protegir els registres bancaris, mèdics, comercials i governamentals de tot el món.Segons els documents facilitats per l'ex Snowor Edward Snowden, l'esforç per construir "un ordinador quàntic criptològicament útil", una màquina exponencialment més ràpida que els ordinadors clàssics, forma part d'un programa de recerca de 79.7 milions de dòlars titulat "Penetrating Hard Targets". Gran part del treball està allotjat sota contractes classificats a laboratori a College Park, Md.

El desenvolupament d'una computadora quàntica ha estat durant molt de temps un objectiu de molts de la comunitat científica, amb implicacions revolucionàries per a camps com la medicina, així com per a la missió de trencament de codis de la NSA. Amb aquesta tecnologia, es trencarien totes les formes actuals de xifratge de claus públiques, incloses les que s’utilitzen en molts llocs web segurs, així com el tipus que s’utilitza per protegir els secrets d’estat.

Físics i informàtics han especulat durant molt de temps sobre si els esforços de la NSA són més avançats que els dels millors laboratoris civils. Tot i que es desconeix el grau complet de la investigació de l'agència, els documents proporcionats per Snowden suggereixen que la NSA no està més a prop de l'èxit que altres de la comunitat científica.

"Sembla improbable que la NSA estigui tan avançada al món obert sense que ningú ho sàpiga", va dir Scott Aaronson, professor associat d'enginyeria elèctrica i informàtica a l'Institut Tecnològic de Massachusetts.

Sembla que la NSA es considera a si mateixa com a coll i coll amb laboratoris d’informàtica quàntica patrocinats per la Unió Europea i el govern suís, amb progressos constants però amb poques perspectives d’un avenç immediat.

"L'abast geogràfic s'ha reduït d'un esforç global a un enfocament discret a la Unió Europea i Suïssa", afirma un document de la NSA.

Seth Lloyd, professor d’enginyeria mecànica quàntica del MIT, va dir que l’atenció de la NSA no està fora de lloc. "La UE i Suïssa han fet avenços significatius en l'última dècada i han arribat als Estats Units en tecnologia de computació quàntica", va dir.

La NSA es va negar a fer comentaris sobre aquest article.

Els documents, però, indiquen que l'agència duu a terme algunes de les seves investigacions en habitacions grans i blindades conegudes com a gàbies Faraday, que estan dissenyades per evitar l'entrada o sortida d'energia electromagnètica. Aquests, segons una breu descripció, es requereixen "per mantenir en funcionament delicats experiments de computació quàntica".

[Llegiu un document que descrigui els nivells de classificació relacionats amb els esforços de computació quàntica]

El principi bàsic subjacent a la informàtica quàntica es coneix com a "superposició quàntica", la idea que un objecte existeix simultàniament en tots els estats. Un ordinador clàssic utilitza bits binaris, que són zeros o uns. Un ordinador quàntic utilitza bits quàntics, o qubits, que són simultàniament zero i un.

Aquesta aparent impossibilitat forma part del misteri que es troba al cor de la teoria quàntica, que fins i tot els físics teòrics diuen que ningú no entén del tot.

"Si creieu que enteneu la mecànica quàntica, no enteneu la mecànica quàntica", va dir el difunt premi Nobel Richard Feynman, que és àmpliament considerat com el pioner en informàtica quàntica.

Així és, en teoria, com funciona: Tot i que un ordinador clàssic, per molt ràpid que sigui, ha de fer un càlcul alhora, un ordinador quàntic de vegades pot evitar haver de fer càlculs que no siguin necessaris per resoldre un problema. Això li permet obtenir la resposta correcta de manera molt més ràpida i eficient.

La computació quàntica és difícil d’aconseguir a causa de la naturalesa fràgil d’aquests ordinadors. En teoria, els components bàsics d’aquest ordinador poden incloure àtoms, fotons o electrons individuals. Per mantenir la naturalesa quàntica de l’ordinador, aquestes partícules haurien d’estar aïllades acuradament dels seus entorns externs.

"Els ordinadors quàntics són extremadament delicats, de manera que si no els protegiu del seu entorn, la computació serà inútil", va dir Daniel Lidar, professor d'enginyeria elèctrica i director del Centre de Ciència i Tecnologia de la Informació Quàntica del Universitat del sud de Califòrnia.

Un ordinador quàntic en funcionament obriria la porta a trencar fàcilment les eines de xifratge més fortes que s’utilitzen avui en dia, inclòs un estàndard conegut com RSA, que rep el nom de les inicials dels seus creadors. RSA barreja les comunicacions, fent-les il·legibles per a qualsevol persona menys el destinatari previst, sense que es requereixi l’ús d’una contrasenya compartida. S’utilitza habitualment en navegadors web per assegurar transaccions financeres i en correus electrònics xifrats. RSA s'utilitza a causa de la dificultat de tenir en compte el producte de dos grans nombres primers. Trencar el xifratge implica trobar aquests dos números. Això no es pot fer en un temps raonable en un ordinador clàssic.

El 2009, els informàtics que van utilitzar mètodes clàssics van ser capaços de fer-ho descobreix els primers dins d’un nombre de 768 bits, però van trigar gairebé dos anys i centenars d’ordinadors a considerar-ho. Els científics van estimar que trigaria 1,000 vegades més a trencar una clau de xifratge de 1,024 bits, que s’utilitza habitualment per a les transaccions en línia.

Un ordinador quàntic a gran escala, però, teòricament podria trencar un xifratge de 1,024 bits molt més ràpid. Algunes empreses d’Internet líders passen a les claus de 2,048 bits, però fins i tot es creu que són vulnerables al ràpid desxifratge amb un ordinador quàntic.

Els ordinadors quàntics tenen moltes aplicacions per a la comunitat científica actual, inclosa la creació d’intel·ligència artificial. Però la NSA tem les implicacions per a la seguretat nacional.

"L'aplicació de tecnologies quàntiques als algoritmes de xifratge amenaça d'afectar dramàticament la capacitat del govern dels Estats Units de protegir les seves comunicacions i escoltar les comunicacions dels governs estrangers", segons un document intern proporcionat per Snowden.

Els experts no estan segurs de quant de temps serà factible un ordinador quàntic. Fa una dècada, alguns experts van dir que el desenvolupament d’un gran ordinador quàntic probablement seria de 10 a 100 anys en el futur. Fa cinc anys, Lloyd va dir que l'objectiu quedava com a mínim a deu anys.

L’any passat, Jeff Forshaw, professor de la Universitat de Manchester, va dir al diari britànic Guardian: “Probablement sigui massa aviat per especular sobre quan es construirà el primer ordinador quàntic a escala completa, però els progressos recents indiquen que hi ha totes les raons per ser optimista ".

"No crec que sigui probable que tinguem el tipus d'ordinador quàntic que la NSA vol dins d'aquí a almenys cinc anys, en absència d'un avanç significatiu potser molt més llarg", va dir Lloyd al Washington Post en una entrevista recent.

Algunes empreses, però, afirmen que ja produeixen petits ordinadors quàntics. Una empresa canadenca, Sistemes D-Wave , diu que fabrica ordinadors quàntics des del 2009. El 2012, va vendre una versió de 10 milions de dòlars a Google, la NASA i la Universities Space Research Association, segons informes de notícies.

Aquest ordinador quàntic, però, mai no seria útil per trencar el xifratge de clau pública com RSA.

“Fins i tot si tot el que reclamen és correcte, aquest ordinador, pel seu disseny, no pot funcionar Algorisme de Shor", Va dir Matthew Green, professor d'investigació de l'Institut de Seguretat de la Informació de la Universitat Johns Hopkins, referint-se a l'algorisme que es podria utilitzar per trencar el xifratge com RSA.

Els experts pensen que un dels obstacles més importants per trencar el xifratge amb un ordinador quàntic és construir un equip amb prou qubits, cosa que és difícil atès el fràgil estat dels ordinadors quàntics. A finals de setembre, la NSA esperava poder tenir alguns blocs bàsics, que va descriure en un document com a "desacoblament dinàmic i control quàntic complet en dos qubits de semiconductors".

"Aquest és un gran pas, però és un pas bastant petit en el camí cap a la construcció d'un equip quàntic a gran escala", va dir Lloyd.

Un ordinador quàntic capaç de trencar la criptografia necessitaria centenars o milers de qubits més que això.

El pressupost del Programa Nacional d'Intel·ligència, conegut habitualment com a "pressupost negre", detalla el projecte "Objectius durs penetrants" i va assenyalar que aquest pas "permetrà escalar inicialment cap a sistemes grans en esforços relacionats i de seguiment".

Un altre projecte, anomenat "Posseir la xarxa", utilitza la investigació quàntica per donar suport a la creació d'atacs quàntics a encriptacions com RSA, segons mostren els documents.

"La ironia de la informàtica quàntica és que si us podeu imaginar que algú construeixi un ordinador quàntic que pugui trencar el xifratge unes poques dècades en el futur, aleshores us haureu de preocupar", va dir Lidar.

Copyright: El diari The Washington Post

Comparteix aquest article: