Hoppa till huvudinnehåll

Kvantdatorn hotar våra hemligheter

Fingrar på tangentbord.
Fingrar på tangentbord. Bild: User:Colin tangentbord,hackare

Framtidens kvantdatorer kommer att göra alla våra nuvarande krypteringsmetoder värdelösa och till exempel bankernas, sjukvårdens och militärens hemliga dokument blir totalt skyddslösa.

Så varnar en ledande fysiker beträffande dessa nästa generations superdatorer som just nu ligger i startgroparna, och som kan komma att bli en gåva från himlen till världens hackare.

Och kvantdatorer, vad är de? Det har talats om dem sedan det tidiga åttiotalet, men att bygga en sådan har hittills varit en övermäktig utmaning.

Men vi verkar sakta men säkert komma till skott nu. Det finns redan fungerande prototyper till kvantdatorer, och till exempel IBM hävdar att de inom kort kommer att ha en tvättäkta kommersiell kvantdator färdig för försäljning.

D-Wave: sant eller strunt?

Och faktiskt så finns det till och med ett kanadensiskt företag, D-Wave, som redan tillverkar och saluför sådana. Eller åtminstone någonting som enligt dem är kvantdatorer.

Nasa och Google, bland andra, köpte 2013 en av D-Waves maskiner för femton miljoner dollar, en D-Wave 2, men skeptikerna är inte helt övertygade om att D-Waves maskin utnyttjar genuina kvantmekaniska fenomen för att utföra sina beräkningar.

D-Wave avslöjar så klart inga detaljer om sin maskin, affärshemligheter ni vet, men Google pekade på det faktum att D-Waves maskin de facto klarade av att lösa vissa speciella problem 35 000 gånger snabbare än konventionella datorer.

Och den här sortens kapacitet gör kvantdatorer både till en otrolig möjlighet och – hävdar vissa – till en hiskelig risk.

Processorn i en kvantdator.
Processorn i en kvantdator. Bild: National Institute of Standards and Technology mikroprocessorer,Kvantdator

Kvantdator vs. konventionell dator

Kvantdatorer skiljer sig från vanliga datorer på ett väldigt avgörande sätt. Grundenheten för information i en vanlig dator kallas bit, som kan anta värdena ett eller noll.

Kvantdatorer i sin tur kör med kvantbitar eller qubitar, där en dataenhet kan anta värdet ett eller noll, eller båda två (eller vad som helst för värde däremellan) på en och samma gång. Det här är vad man kallar superposition.

Just det här med superposition är en av kvantmekanikens konstigheter som sätter myror i huvudet till och med på förståsigpåarna. Fenomenet brukar illustreras med det berömda dubbelspaltsexperimentet där en och samma partikel passerar genom två olika springor i ett bräde, samtidigt.

Ett annat berömt exempel är det med Schrödingers katt i sin låda, både död och levande innan någon öppnar locket och tar sig en titt, vilket tvingar kvantkatten att bestämma sig, och plötsligt är den antingen död eller levande.

Kodknäckarens supervapen

Och den här förmågan hos en qubit, att vara både ett och noll samtidigt, den gör att en kvantdator i princip blir mördande effektiv på speciellt en sak: att faktorisera primtal. Detta eftersom den kan jobba med en ohygglig mängd olika tal samtidigt.

Och att faktorisera primtal, det är som sagt någonting som gör kvantdatorn speciellt åtråvärd bland speciellt en grupp: de som vill komma åt andras hemligheter.

Primtal, ett tal som bara kan delas med 1 och med talet självt, används som kodnycklar i de moderna krypteringsalgoritmerna, till exempel RSA-algoritmen som är en av de mest kända och använda.

Att gissa sig igenom alla de cirka 4×10^18 kända primtalen för att komma åt en kodnyckel skulle ta en evighet för en vanlig dator, men för en fungerande kvantdator är det här inget problem alls, den ser i princip alla lösningar samtidigt och levererar svaret mer eller mindre omedelbart.

Slut på världens hemligheter

Därför skulle en fungerande, högpresterande kvantdator i teorin kunna knäcka alla nuvarande krypteringar och leda till en värld utan hemligheter: bankerna, sjukvårdens patientregister, militärens alla topphemliga system inklusive stormakternas kärnvapenkoder.

Inget av detta skulle vara tryggt längre, allt skulle vara inom räckhåll för den som har en fungerande, effektiv kvantdator.

Cybersäkerhetsexperten Andy Patel på F-Secure
Kvantdatorer: gråa hår för datasäkerhetsnissarna. Cybersäkerhetsexperten Andy Patel på F-Secure Bild: Patrick Holmström cybersäkerhet,internet,F-Secure,andy patel

En som varnade för det här helt nyligen på en internationell konferens för kvantteknologi i Moskva, är Alexander Lvovsky som bland annat fungerar som professor i fysik vid universitetet i Calgary i Kanada.

"Massförvirringsvapen"

Lvovsky menade under ett tal inför konferensen att kvantdatorn, då den slutligen slår igenom, kan komma att bli ett “weapon of mass disruption”, ett massförvirringsvapen. Han intog en klart pessimistisk position i förhållande till kvantdatorerna och hävdade att de är redskap för förstörelse, inte för skapande.

Orsaken till det här är uttryckligen det att ingen längre skulle kunna lita på att krypterad information skulle förbli hemlig, vilket skulle leda till kaos inom allt från politiken till finansmarknaderna och i värsta fall tredje världskriget, då Pentagons och Kremls militära hemligheter och koder skulle läcka ut.

Vissa experter som reagerar på Lvovskys bedömning tror att det kan ligga någonting i det här, andra intar en lite mer försiktig position.

Inte så svartvitt

Vladimir Shalaev professor i datateknik vid Purdue-universitetet, som Futurism har talat med, menar att det inte är riktigt så enkelt och svartvitt.

Alla tekniska genombrott ger upphov till både goda och onda fenomen. Allt beror på vad man väljer att göra med dem, menar Shalaev och tar uppfinnandet av lasern som ett exempel.

Laser förändrade våra liv genom kommunikationer, kirurgi och flera olika sorters nyttig teknik, men laser används också för att styra missiler till sina mål och därmed till att ta människoliv. Men det här är hur livet fungerar, ingenting är entydigt gott eller ont, säger Shalaev.

Shalaev menar därför att också kvantdatorerna sannolikt kommer att användas till både konstruktiva och destruktiva syften. Precis som det gick med kärntekniken som både gav oss ett sätt att bekämpa cancer, men också atombomber, och allting däremellan.

En gåva till läkekonsten

Vilka positiva effekter kunde vi då uppnå med hjälp av kvantdatorer? Bland annat den medicinska diagnostiken kunde ta enorma steg framåt, med sensorer som tidigare krävde ett helt labb, diagnoser som plötsligt går att göra med en apparat stor som en smarttelefon.

Det här skulle öppna oanade möjligheter för läkare ute på fältet speciellt i den tredje världen, afrikanska läkare ute i byarna som kunde ge vård som bara de främsta universitetssjukhusen kunde erbjuda tidigare.

Ett annat område som skulle gagnas är artificiell intelligens, som skulle ta enorma steg framåt i och med den oerhörda kalkyleringskraften som kvantdatorerna möjliggör.

Kismet-roboten är konstruerad av ai-teknik och kan simulera känslor.
Kvantdatorer, vägen till smartare robotar? Kismet-roboten är konstruerad av ai-teknik och kan simulera känslor. Bild: Wikipedia/Polimerek robotar,Kismet,artificiell intelligens

Nya sätt att skydda hemligheter

Beträffande hotet mot våra hemligheter som kvantdatorerna utgör så var det en expert under konferensen i Moskva som sade att det knappast går så långt. Mikhail Lukin heter han och är chef för Harvard-universitetets kvantoptiska laboratorium.

Lukin menar att vid det laget som kvantdatorerna kommer upp i varv på allvar så har den klassiska krypteringskonsten hunnit lära sig ett eller annat nytt knep som håller kvantsnokarna ute, och helt nya, kvantbaserade krypteringsmetoder har hunnit utvecklas.

Så våra hemligheter är kanske trygga trots allt.

Men oavsett om man vill se kvantdatorerna som en destruktiv eller uppbyggande kraft så är det många tekniska problem som måste lösas innan de blir verklighet i stor skala. Vi behöver också flera algoritmer för att kunna programmera dem, sedan när det blir möjligt.

Summa summarum

Kvantdatorn är alltså fortfarande i allra högsta grad i barnaskorna, och så stora är utmaningarna att vissa skeptiker betvivlar att vi någonsin kan lösa dem.

Men som någon sade (citatet brukar tillskrivas George Bernard Shaw): Den som säger att någonting inte är möjligt att göra ska inte stå i vägen för den som gör det.

Och i det skedet är det kanske blyertspenna och ruthäfte som gäller för dig som vill behålla dina hemligheter.

RÄTTELSE: I artikeln stod det från början att mängden kända primtal är cirka 50 miljoner. Så är det naturligtvis inte, det finns åtminstone 4×10^18 stycken (en etta följd av aderton nollor).

Läs också

Vetenskap

Nyligen publicerat - Vetenskap