Suatu hari nanti, Di laboratorium penelitian dekat Santa Barbara atau Seattle atau fasilitas rahasia di pegunungan Cina, ia akan dimulai: tiba -tiba membuka kunci rahasia dunia. Rahasia Anda.
Analis cybersecurity menyebut hari-Q ini-hari seseorang membangun a jumlah komputer Itu dapat memecahkan bentuk enkripsi yang paling banyak digunakan. Masalah matematika ini telah menjaga data intim umat manusia aman selama beberapa dekade, tetapi pada hari-Q, semuanya bisa menjadi rentan, untuk semua orang: email, pesan teks, posting anonim, sejarah lokasi, dompet bitcoin, laporan polisi, catatan rumah sakit, pembangkit listrik, seluruh sistem keuangan global.
“Kami agak bermain roulette Rusia,” kata Michele Mosca, yang ikut serta laporan “Timeline Ancaman Quantum” terbaru dari Institut Risiko Globalyang memperkirakan berapa lama kita tersisa. “Anda akan mungkin Menangkan jika Anda hanya bermain sekali, tetapi ini bukan permainan yang bagus untuk dimainkan. ” Ketika Mosca dan rekan-rekannya mensurvei para ahli keamanan siber tahun lalu, ramalan itu serius: peluang satu-dalam-tiga yang terjadi pada hari-Q terjadi sebelum 2035. Dan peluang yang dimilikinya sudah terjadi secara rahasia? Beberapa orang yang saya ajak bicara diperkirakan 15 persen – tentang hal yang sama seperti yang Anda dapatkan dari satu putaran silinder revolver.
Perang AI perusahaan mungkin telah mencuri berita utama dalam beberapa tahun terakhir, tetapi perlombaan senjata kuantum telah memanas juga. Di mana AI hari ini mendorong batas komputasi klasik – jenis yang berjalan pada 0s dan 1s – teknologi kuantum mewakili sebuah Bentuk komputasi yang sama sekali berbeda. Dengan memanfaatkan mekanisme seram dunia subatomik, dapat berjalan pada 0s, 1s, atau apa pun di antaranya. Ini membuat komputer kuantum sangat mengerikan di, katakanlah, menyimpan data tetapi berpotensi sangat baik di, katakanlah, menemukan resep untuk materi baru yang futuristik (atau kata sandi email Anda). Mesin klasik ditakdirkan untuk kehidupan perhitungan bertahap: coba satu set bahan, gagal, buang semuanya, coba lagi. Tetapi komputer kuantum dapat mengeksplorasi banyak resep potensial serentak.
Jadi, secara alami, raksasa teknologi seperti Google, Huawei, IBM, dan Microsoft telah mengejar banyak aplikasi positif Quantum – tidak hanya untuk ilmu material tetapi juga komunikasi, pengembangan obat, dan analisis pasar. Cina membajak sumber daya yang luas upaya yang didukung negaradan AS dan Uni Eropa telah berjanji jutaan dalam dana untuk mendukung industri kuantum buatan sendiri. Tentu saja, siapa pun yang memenangkan perlombaan tidak hanya memiliki mesin hebat berikutnya dari inovasi yang menyelamatkan dunia. Mereka juga akan memiliki mesin pemecah kode terbesar dalam sejarah. Jadi itu normal untuk bertanya-tanya: Q-Day macam apa yang akan didapat umat manusia-dan adakah yang bisa kita lakukan untuk mempersiapkan?
Jika Anda memiliki picklock universal, Anda mungkin memberi tahu semua orang – atau Anda mungkin menyembunyikannya di saku Anda selama mungkin. Dari sudut pandang orang yang khas, mungkin Q-Day tidak akan dikenali sebagai Q-Day sama sekali. Mungkin itu akan terlihat seperti serangkaian berita aneh dan tampaknya tidak terhubung yang tersebar selama berbulan -bulan atau bertahun -tahun. Jaringan energi London turun pada hari pemilihan, menjerumuskan kota ke dalam kegelapan. Sebuah kapal selam AS di permukaan misi rahasia untuk menemukan dirinya dikelilingi oleh kapal -kapal musuh. Materi yang memalukan mulai muncul secara online dalam jumlah yang lebih besar dan lebih besar: kabel intelijen rahasia, penutupan presiden, foto-foto kontol miliarder. Dalam skenario ini, mungkin beberapa dekade sebelum kita bisa dijabarkan tepat ketika Q-Day benar-benar terjadi.
Kemudian lagi, mungkin pemegang picklock universal lebih suka hasil film bencana: semuanya, di mana-mana, sekaligus. Hancurkan kisi -kisi. Nonaktifkan silo rudal. Turunkan sistem perbankan. Buka semua pintu dan biarkan rahasia keluar.
Ilustrasi: Hukum Nicholas
Misalkan Anda bertanya Komputer klasik untuk menyelesaikan masalah matematika sederhana: memecah angka 15 menjadi faktor utama terkecil. Komputer akan mencoba semua opsi satu per satu dan memberi Anda jawaban yang hampir instan: 3 dan 5. Jika Anda kemudian meminta komputer untuk memperhitungkan angka dengan 1.000 digit, itu akan mengatasi masalah dengan cara yang persis sama-tetapi perhitungan akan memakan waktu ribuan tahun. Ini adalah kunci dari banyak kriptografi modern.
Ambil enkripsi RSA, dikembangkan pada akhir 1970 -an dan masih digunakan Untuk mengamankan email, situs web, dan banyak lagi. Dalam RSA, Anda (atau aplikasi pesan pilihan terenkripsi Anda) membuat kunci pribadi, yang terdiri dari dua atau lebih bilangan prima yang besar. Angka -angka itu, dikalikan bersama, membentuk bagian dari kunci publik Anda. Ketika seseorang ingin mengirimi Anda pesan, mereka menggunakan kunci publik Anda untuk mengenkripsi. Anda satu -satunya orang yang mengetahui bilangan prima asli, jadi Anda satu -satunya orang yang dapat mendekripsi. Sampai, yaitu, orang lain membangun komputer kuantum yang dapat menggunakan kekuatan seram perhitungan paralelnya untuk mendapatkan kunci pribadi dari yang publik – tidak dalam ribuan tahun tetapi dalam hitungan menit. Kemudian seluruh sistem runtuh.
Algoritma untuk melakukan ini sudah ada. Pada tahun 1994, beberapa dekade sebelum ada yang membangun komputer kuantum nyata, seorang peneliti AT&T Bell Labs bernama Peter Shor merancang aplikasi Q-Day Killer. Algoritma Shor mengambil keuntungan dari fakta bahwa komputer kuantum tidak berjalan pada bit tetapi pada qubit. Daripada dikunci dalam keadaan 0 atau 1, mereka dapat ada sebagai keduanya secara bersamaan – dalam superposisi. Saat Anda menjalankan operasi pada beberapa qubit dalam keadaan kuantum yang diberikan, Anda benar -benar menjalankan operasi yang sama pada qubit yang sama di semua status kuantum potensial mereka. Dengan qubit, Anda tidak terbatas pada coba -coba. Komputer kuantum dapat mengeksplorasi semua solusi potensial secara bersamaan. Anda menghitung distribusi probabilitas, gelombang umpan balik kuantum yang menumpuk satu sama lain dan memuncak pada jawaban yang benar. Dengan algoritma Shor, dirancang dengan hati -hati untuk memperkuat pola matematika tertentu, itulah yang terjadi: jumlah besar masuk di satu ujung, faktor -faktor keluar yang lain.
Secara teori, setidaknya. Obit sangat sulit dibangun dalam kehidupan nyata, karena gangguan lingkungan sekecil apa pun dapat mendorong mereka keluar dari keadaan superposisi yang halus, di mana mereka menyeimbangkan seperti koin pemintalan. Tetapi algoritma Shor memicu minat di lapangan, dan pada tahun 2010 -an, sejumlah proyek mulai membuat kemajuan dalam membangun qubit pertama. Pada tahun 2016, mungkin merasakan ancaman baru Q-Day, Institut Nasional AS untuk Standar dan Teknologi (NIST) meluncurkan kompetisi untuk dikembangkan Algoritma enkripsi kuantum. Ini sebagian besar bekerja dengan menghadirkan komputer kuantum dengan labirin multidimensi yang kompleks, yang disebut kisi terstruktur, bahwa bahkan mereka tidak dapat menavigasi tanpa arah.
Pada tahun 2019, laboratorium kuantum Google di Santa Barbara mengklaim bahwa itu telah mencapai “supremasi kuantum.” Chip 53-ubit-nya hanya dapat diselesaikan hanya dalam 200 detik tugas yang akan mengambil 100.000 komputer konvensional sekitar 10.000 tahun. Prosesor kuantum terbaru Google, Willow, memiliki 105 qubit. Tetapi untuk memecahkan enkripsi dengan algoritma Shor, komputer kuantum akan membutuhkan ribuan atau bahkan jutaan.
Sekarang ada ratusan perusahaan yang mencoba membangun komputer kuantum menggunakan metode yang sangat berbeda, semuanya diarahkan untuk menjaga qubit terisolasi dari lingkungan dan terkendali: sirkuit superkonduktor, ion yang terperangkap, magnet molekuler, nanosfer karbon. Sementara kemajuan pada inci perangkat keras ke depan, para ilmuwan komputer menyempurnakan algoritma kuantum, mencoba mengurangi jumlah qubit yang diperlukan untuk menjalankannya. Setiap langkah membawa Q-Day lebih dekat.
Itu berita buruk tidak hanya untuk RSA tetapi juga untuk serangkaian sistem lain yang memusingkan yang akan rentan pada Q-Day. Konsultan Keamanan Roger A. Grimes mencantumkan beberapa di antaranya dalam bukunya Kiamat kriptografi: Enkripsi DSA yang digunakan oleh banyak lembaga pemerintah AS sampai saat ini, kriptografi kurva elips yang digunakan untuk mengamankan cryptocurrency seperti Bitcoin dan Ethereum, VPN yang memungkinkan aktivis politik dan penggemar porno, dalam rumah-working, working-working di Work, The Smart. Otentikasi dua faktor yang Anda gunakan untuk masuk ke akun email Anda.
Para ahli dari satu Badan Keamanan Nasional mengatakan kepada saya bahwa mereka memecah ancaman yang dihasilkan menjadi dua bidang yang luas: kerahasiaan dan otentikasi. Dengan kata lain, menjaga rahasia dan mengendalikan akses ke sistem kritis. Chris Demchak, mantan perwira Angkatan Darat AS yang merupakan profesor keamanan siber di US Naval War College dan berbicara dengan saya dalam kapasitas pribadi, mengatakan bahwa komputer Q-Day dapat membiarkan musuh menguping data militer rahasia secara real time. “Akan sangat buruk jika mereka tahu persis di mana semua kapal selam kami,” kata Demchak. “Akan sangat buruk jika mereka tahu persis apa yang dilihat satelit kita. Dan akan sangat buruk jika mereka tahu persis berapa banyak rudal yang kita miliki dan jangkauan mereka.” Keseimbangan kekuatan geopolitik di, katakanlah, Selat Taiwan dapat dengan cepat miring.
Di luar ancaman real-time terhadap kerahasiaan, ada juga prospek serangan “panen sekarang, decrypt nanti”. Peretas yang selaras dengan negara Cina dilaporkan telah meningkatkan data terenkripsi selama bertahun -tahun dengan harapan suatu hari memiliki komputer kuantum yang dapat memecahkannya. “Mereka menyingkirkan segalanya,” kata Demchak kepada saya. (AS hampir pasti melakukan ini juga.) Pertanyaan kemudian menjadi: Berapa lama data sensitif Anda akan tetap berharga? “Mungkin ada beberapa jarum di tumpukan jerami itu,” kata Brian Mullins, CEO Mind Foundry, yang membantu perusahaan menerapkan teknologi kuantum. Detail kartu kredit Anda saat ini mungkin tidak relevan dalam 10 tahun, tetapi sidik jari Anda tidak. Daftar aset intelijen dari akhir perang Irak mungkin tampak tidak berguna sampai salah satu aset itu menjadi politisi terkemuka.
Ancaman terhadap otentikasi mungkin lebih menakutkan. “Hampir semua yang mengatakan seseorang adalah yang mereka katakan mereka didukung oleh enkripsi,” kata Deborah Frincke, seorang ilmuwan komputer dan pakar keamanan nasional di Sandia National Laboratories. “Beberapa infrastruktur paling sensitif dan berharga yang kita miliki akan terbuka untuk seseorang yang datang dan berpura -pura menjadi pemilik yang sah dan mengeluarkan semacam perintah: untuk menutup jaringan, untuk mempengaruhi jaringan energi, untuk menciptakan gangguan keuangan dengan mematikan pasar saham.”
Ilustrasi: Hukum Nicholas
Level yang tepat Kekacauan Q-Day akan tergantung pada siapa yang memiliki akses ke komputer kuantum yang relevan secara kriptografis pertama. Jika ini adalah Amerika Serikat, akan ada “debat sengit” di tingkat pemerintahan tertinggi, Demchak percaya, apakah akan melepaskannya untuk tujuan ilmiah atau merahasiakannya dan menggunakannya untuk kecerdasan. “Jika perusahaan swasta sampai di sana lebih dulu, AS akan membelinya dan orang Cina akan mencoba meretasnya,” katanya. Jika itu salah satu perusahaan teknologi AS, pemerintah dapat meletakkannya di bawah kontrol ekspor yang ketat yang sekarang berlaku untuk chip AI.
Sebagian besar serangan negara-bangsa ada pada perusahaan swasta-katakanlah, seseorang yang mencoba masuk ke kontraktor pertahanan seperti Lockheed Martin dan mencuri rencana untuk jet pejuang generasi berikutnya. Tetapi seiring waktu, karena komputer kuantum menjadi lebih tersedia secara luas, fokus serangan dapat meluas. Orang -orang seperti Microsoft dan Amazon sudah menawarkan akses kepada peneliti ke perangkat kuantum primitif mereka di cloud – dan perusahaan teknologi besar tidak selalu hebat dalam pemolisian yang menggunakan platform mereka. ;
Penjahat dunia maya dengan akses ke komputer kuantum dapat menggunakannya untuk mengejar target yang sama secara lebih efektif, atau berayun lebih besar: membajak sistem pembayaran internasional Swift untuk mengarahkan kembali transfer uang, atau melakukan spionase perusahaan untuk mengumpulkan Kompromat. Komputer kuantum paling awal mungkin tidak akan dapat menjalankan algoritma Shor dengan cepat – mereka mungkin hanya mendapatkan satu atau dua kunci sehari. Tetapi menggabungkan komputer kuantum dengan kecerdasan buatan yang dapat memetakan kelemahan organisasi dan menyoroti yang k EYS untuk mendekripsi menyebabkan kerusakan paling banyak dapat menghasilkan hasil yang menghancurkan.
Dan kemudian ada Bitcoin. Cryptocurrency sangat rentan terhadap Q-Day. Karena setiap blok di blockchain Bitcoin menangkap data dari blok sebelumnya, Bitcoin tidak dapat ditingkatkan ke kriptografi pasca-kuantum, menurut Kapil Dhiman, CEO Quranium, sebuah perusahaan keamanan blockchain pasca-kuantum. “Satu -satunya solusi untuk itu tampaknya menjadi garpu yang sulit – memberikan kelahiran rantai baru dan rantai lama mati.”
Tapi itu akan membutuhkan upaya organisasi besar -besaran. Pertama, 51 persen operator simpul Bitcoin harus setuju. Kemudian setiap orang yang memegang Bitcoin harus memindahkan dana mereka secara manual dari rantai lama ke yang baru (termasuk Satoshi Nakamoto yang sulit dipahami, pengembang Bitcoin yang mengendalikan dompet yang berisi sekitar $ 100 miliar cryptocurrency). Jika Q-Day terjadi sebelum Hard Fork, tidak ada yang bisa menghentikan Bitcoin menjadi nol. “Ini seperti bom waktu,” kata Dhiman.
Bom itu pergi Off hanya akan menjadi awal. Ketika Q-Day menjadi pengetahuan publik, baik melalui alamat pemerintah yang suram atau siaran pers teknologi besar yang ceria, dunia akan memasuki usia pasca-kuantum. Ini akan menjadi era yang ditentukan oleh ketidakpercayaan dan kepanikan – akhir dari keamanan digital seperti yang kita ketahui. “Dan kemudian perebutan dimulai,” kata Demchak.
Semua kepercayaan pada kerahasiaan komunikasi kita akan runtuh. Tentu saja, tidak mungkin bahwa pesan semua orang benar -benar akan ditargetkan, tetapi persepsi bahwa Anda dapat dimata -matai kapan saja akan mengubah cara kita hidup. Dan jika algoritma anti-kuantum NIST belum diluncurkan ke perangkat Anda pada saat itu, Anda menghadapi masalah nyata-karena setiap upaya untuk menginstal pembaruan di atas cloud juga akan dicurigai. Bagaimana jika unduhan dari Apple sebenarnya bukan dari Apple? Bisakah Anda mempercayai instruksi yang menyuruh Anda mentransfer crypto Anda ke dompet kuantum-secure baru?
Grimes, penulis Kiamat kriptografimemprediksi gangguan besar. Kita mungkin harus kembali ke metode Perang Dingin dari mentransmisikan data sensitif. ; Atau gunakan pembalut satu kali-buku kode pra-disetujui untuk mengenkripsi dan mendekripsi pesan. Kuantum-secure, tetapi tidak terlalu diskalakan. Harapkan industri besar-energi, keuangan, perawatan kesehatan, manufaktur, transportasi-untuk memperlambat merangkak sebagai perusahaan dengan data sensitif beralih ke metode berbasis kertas dalam melakukan bisnis dan berebut untuk menyewa konsultan kriptografi yang mahal. Akan ada lonjakan inflasi. Kebanyakan orang mungkin hanya menerima yang tak terhindarkan: masyarakat pasca-privasi di mana harapan kerahasiaan menguap kecuali Anda berbicara dengan seseorang secara langsung di daerah terpencil dengan telepon Anda dimatikan. Quantum besar mengawasi Anda.
Skenario kasus terbaik terlihat seperti Y2K, di mana kami memiliki kepanikan kolektif, membuat peningkatan yang diperlukan untuk enkripsi, dan pada saat Q-Day bergulir di sekitarnya adalah antiklimaks sehingga menjadi lelucon. Hasil itu masih mungkin. Musim panas lalu, NIST merilis set pertama standar enkripsi pasca-kuantum. Salah satu Joe Biden’s Tindakan Terakhir sebagai Presiden adalah untuk menandatangani perintah eksekutif yang mengubah tenggat waktu bagi lembaga pemerintah untuk mengimplementasikan algoritma NIST dari tahun 2035 menjadi “sesegera mungkin.”
Sudah, kriptografi pasca-kuantum NIST telah diluncurkan pada platform pesan seperti sinyal dan iMessage. Sumber mengatakan kepada saya bahwa data keamanan nasional yang sensitif mungkin dikurung dengan cara yang aman kuantum. Tetapi sementara akun email Anda dapat dengan mudah dibuktikan dengan Q melalui internet (dengan asumsi pembaruan tidak berasal dari penipu kuantum!), Hal-hal lain tidak bisa. Badan publik seperti Layanan Kesehatan Nasional Inggris masih menggunakan perangkat keras dan perangkat lunak dari tahun 1990 -an. “Microsoft tidak akan meningkatkan beberapa sistem operasi tertua untuk menjadi pasca-kuantum aman,” kata Ali El Kaafarani, CEO PQShield, sebuah perusahaan yang membuat perangkat keras yang tahan kuantum. Pembaruan infrastruktur fisik dapat memakan waktu beberapa dekade, dan beberapa infrastruktur itu memiliki kriptografi yang rentan di tempat -tempat yang tidak dapat diubah: jaringan energi, perangkat keras militer, dan satelit semua bisa berisiko.
Dan ada keseimbangan yang harus dipukul. Bergegas berisiko transisi yang memperkenalkan kerentanan yang tidak ada sebelumnya. “Bagaimana Anda membuat transisi cukup lambat sehingga Anda bisa percaya diri dan cukup cepat sehingga Anda tidak terlarut?” tanya Chris Ballance, CEO Oxford Ionics, sebuah perusahaan komputasi kuantum. Some of those vulnerabilities might even be there by design: Memos leaked by Edward Snowden indicate that the NSA may have inserted a backdoor into a pseudorandom number generator that was adopted by NIST in 2006. “Anytime anybody says you should use this particular algorithm and there’s a nation-state behind it, you’ve got to wonder whether there’s a vested interest,” says Rob Young, director of Lancaster University’s Quantum Technology Centre.
Kemudian lagi, beberapa orang yang saya ajak bicara menunjukkan bahwa negara-bangsa mana pun dengan otot keuangan dan pengetahuan teknis untuk membangun perangkat kuantum yang dapat menjalankan algoritma Shor dapat dengan mudah mengkompromikan sistem keuangan, jaringan energi, atau peralatan keamanan musuh melalui metode konvensional. Mengapa menciptakan paradigma komputasi baru ketika Anda bisa menyuap petugas kebersihan?
Jauh sebelum teknologi kuantum cukup baik untuk memecahkan enkripsi, itu akan cukup berguna secara komersial dan ilmiah untuk memiringkan keseimbangan global. Ketika para peneliti memecahkan tantangan teknik mengisolasi qubit dari lingkungan, mereka akan mengembangkan sensor kuantum yang sangat sensitif yang akan dapat membuka kedok kapal siluman dan memetakan bunker tersembunyi, atau memberi kita wawasan baru tentang tubuh manusia. Demikian pula, perusahaan farmasi di masa depan bisa Gunakan Quantum untuk mencuri penemuan saingan – atau menggunakannya untuk memimpikan yang lebih baik. Jadi pada akhirnya cara terbaik untuk mencegah Q-Day adalah untuk berbagi manfaat itu di sekitar: Ambil baterai yang lebih baik, obat-obatan ajaib, peramalan iklim yang sangat berpandangan jauh, dan gunakan untuk membangun utopia kuantum bahan baru dan kehidupan yang lebih baik untuk semua orang. Atau – izinkan perebutan mulai.
Beri tahu kami pendapat Anda tentang artikel ini. Kirimkan surat kepada editor di mail@wired.com.
