Како Шоровиот алгоритам и квантните компјутери може да ја срушат модерната енкрипција?

Во светот на дигиталната безбедност, речиси сè што правиме онлајн — од банкарски трансакции и приватни пораки, па сè до државни тајни — се потпира на криптографски системи како RSA. Овие системи се засноваат на едноставна математичка вистина: исклучително лесно е да помножите два големи сопствени (прим) броеви, но е речиси невозможно за класичен компјутер да го направи спротивното — да го разложи огромниот добиен број назад на неговите оригинални фактори (процес познат како факторизација).

За суперкомпјутер на денешницата, да пробие 2048-битна RSA шифра би биле потребни милиони години. Но, во квантниот свет, тоа правило престанува да важи благодарение на еден математички пронајдок од 1994 година: Шоровиот алгоритам (Shor’s Algorithm).

Што претставува Шоровиот алгоритам?

Креиран од американскиот математичар Питер Шор, овој алгоритам е квантна метода специјално дизајнирана за пронаоѓање на примарните фактори на еден цел број.

Наместо да го користи методот на проби и грешки (како што прават класичните компјутери), Шоровиот алгоритам го претвора проблемот со факторизација во проблем на пронаоѓање период (периодичност) на специфична математичка функција.

Како квантните компјутери ја постигнуваат оваа брзина?

Квантните компјутери не се просто „побрзи класични компјутери“, туку работат на сосема различни физички принципи:

• Суперпозиција (Superposition): За разлика од класичните битови кои можат да бидат само 0 или 1, квантните битови (кубити) можат да постојат во состојба на 0 и 1 истовремено. Ова му овозможува на квантниот компјутер да анализира огромно количество можности одеднаш.

• Квантна интерференција (Quantum Interference): Ова е клучниот момент каде Шоровиот алгоритам ја покажува својата генијалност. Алгоритмот ги користи принципите на бранова интерференција за да ги анулира (уништи) сите погрешни одговори, а истовремено да го засили вистинскиот одговор (периодот на функцијата).

• Брзо пронаоѓање на периодот: Штом квантниот дел од алгоритмот ќе го пронајде периодот, класичен компјутер со брзи математички пресметки може за неколку секунди да ги извлече факторите и да ја разбие RSA шифрата.

Зошто ова е критично за банките и глобалниот финансиски систем?

Ова прашање ја надминува само теоретската наука — тоа е директна закана за глобалната економија. За банките, финтек-компаниите и финансиските институции, заштитата на податоците е основата на довербата. Секојдневно секоја банкарска трансакција, дигитален потпис или заштитен трансфор на средства се потпира токму на енкрипција што Шоровиот алгоритам може да ја пробие. Доколку квантен компјутер ја разбие оваа заштита пред време, банкарскиот систем би бил изложен на ризик од неовластен пристап до сметки, фалсификување трансакции и дестабилизација на целата дигитална инфраструктура.

Кога ова ќе стане реалност и каква е одбраната?

За успешно да се искористи Шоровиот алгоритам за пробивање на модерните енкрипции, потребен е практичен квантен компјутер со неколку илјади физички стабилни (и корегирани за грешки) кубити. Денешните квантни компјутери сè уште не го достигнале тоа ниво, но развојот се одвива со брзо темпо.

Поради оваа квантна закана, банките и научната заедница веќе забрзано преминуваат кон пост-квантна криптографија (Post-Quantum Cryptography) — нови математички алгоритми кои се доволно сложени да останат безбедни дури и пред моќта на квантните компјутери и Шоровиот алгоритам.