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Der neue 5-Atom-Quantencomputer von MIT könnte die heutige Verschlüsselung überflüssig machen

Ein großer Teil der Verschlüsselungswelt hängt heute von der Herausforderung ab, große Zahlen zu faktorisieren, aber Wissenschaftler jetzt sagen sie, dass sie den ersten Fünfatom-Quantencomputer mit dem Potenzial geschaffen haben, die Sicherheit herkömmlicher Verschlüsselungsschemata zu knacken.

Im traditionellen Computerwesen werden Zahlen entweder durch 0 oder 1s repräsentiert, aber das Quantenrechnen beruht auf atomaren Einheiten oder "Qubits", die gleichzeitig 0 und 1 sein können - ein Zustand, der als Superposition bekannt ist und viel effizienter ist. Normalerweise werden etwa 12 Qubits benötigt, um die Zahl 15 zu bestimmen, aber Forscher am MIT und der Universität Innsbruck in Österreich haben einen Weg gefunden, dies auf fünf Qubits zu reduzieren, die jeweils durch ein einzelnes Atom repräsentiert werden, sagten sie diese Woche.

Das neue System, das Laserimpulse verwendet, um das Quantensystem stabil zu halten, indem es die Atome in einer Ionenfalle hält, verspricht auch Skalierbarkeit, da mehr Atome und Laser hinzugefügt werden können, um einen größeren und schnelleren Quantencomputer zu bauen, der viel größere Zahlen faktorisieren kann. Dies stellt wiederum neue Risiken für faktorisierungsbasierte Methoden wie RSA dar, die zum Schutz von Kreditkarten, Staatsgeheimnissen und anderen vertraulichen Daten verwendet werden.

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Entwicklung ist in vielerlei Hinsicht eine Antwort auf eine Herausforderung, die sich 1994 stellte, als der MIT-Professor Peter Shor einen Quantenalgorithmus entwickelte, der die Primfaktoren einer großen Zahl mit viel besserer Effizienz berechnet als ein klassischer Computer.
Fünfzehn ist die kleinste Zahl, die Shors Algorithmus sinnvoll demonstrieren kann. Ohne vorherige Kenntnis der Antworten lieferte das neue System die korrekten Faktoren mit einer Zuverlässigkeit besser als 99 Prozent.

"Wir zeigen, dass Shors Algorithmus, der bisher komplexeste Quantenalgorithmus, in einer Weise realisierbar ist, in der ja Man muss nur ins Labor gehen, mehr Technologie anwenden und einen größeren Quantencomputer bauen können ", sagte Isaac Chuang, Professor für Physik und Professor für Elektrotechnik und Informatik am MIT.

"Es könnte immer noch eine enorme Menge Geld kosten, um gebaut zu werden - du wirst keinen Quantencomputer bauen und es bald auf deinen Desktop bringen - aber jetzt ist es viel mehr eine technische Anstrengung und keine grundlegende Physikfrage", fügte Chuang hinzu .

Die Ergebnisse der neuen Arbeit wurden am Freitag in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht.

"In zukünftigen Generationen sehen wir es einfach skalierbar, sobald der Apparat mehr Atome fangen kann und mehr Laserstrahlen die Impulse kontrollieren können" Sagte Chuang. "Wir sehen keinen physikalischen Grund, warum das nicht in den Karten liegt."

Ein funktionierender Quantencomputer, der groß genug ist, um traditionelle RSA-Verschlüsselung zu knacken, könnte in Zukunft noch existieren, aber die US National Security Agency nimmt diese Möglichkeit ernst . Im Januar veröffentlichte es eine FAQ zum Potenzial der Technologie.

"Wenn Sie ein Nationalstaat sind, möchten Sie Ihre Geheimnisse wahrscheinlich nicht mit einer Verschlüsselung speichern, die auf Factoring als schwer zu invertierendem Problem beruht" sagte Chuang. "Wenn diese Quantencomputer auf den Markt kommen, werden [die Gegner] in der Lage sein, alle diese alten Geheimnisse zu entschlüsseln."

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