Tech
Veszélyben vannak a jelszavaink?
A kérdés ma nem az, hogy van-e kvantumgép, hanem az, hogy lehet-e elég stabil ahhoz, hogy tényleg használható legyen
A kvantumszámítógépről szóló híreknek van egy visszatérő mintája, vagy úgy hangzanak, mintha holnapra megoldanák az emberiség legnagyobb számítási problémáit, vagy úgy, mintha másnap reggelre feltörnék az összes bankszámlát.
A valóság ennél jóval bonyolultabb, de ettől csak még izgalmasabb. A mostani nagy technológiai ígéret lényege az, hogy a kutatók – a Google-hoz köthető irányokban is – egy olyan kvantumarchitektúrát keresnek, amely nem pusztán gyors, hanem stabilabb is. És ez a kulcsszó.
A kvantumtechnológia legnagyobb baja nem az, hogy ne tudnánk elképzelni, mire jó, hanem az, hogy a működés alapegysége, a qubit, elképesztően kényes és sérülékeny.
Először is érdemes tisztázni, mi is az a kvantumszámítógép. A hagyományos számítógép bitekkel dolgozik, amelyek a jól ismert 0-ból vagy 1-ből állnak. A kvantumszámítógép qubitekkel számol, amelyek a kvantumfizika miatt nemcsak 0 vagy 1 állapotban létezhet, hanem bizonyos értelemben a kettő kombinációjában is.
Ez nem valami misztikus varázslat, hanem a kvantummechanika egyik alapjelensége, a szuperpozíció. Ehhez jön még az összefonódás, amikor több qubit állapota úgy kapcsolódik össze, hogy az egyik leírása a másik nélkül már nem teljes.
Ettől lesz a kvantumgép bizonyos feladatokban különösen erős. Nem mindenben jobb, de bizonyos problémáknál egészen más skálán tud működni, mint a klasszikus szuper számítógépek.
Csakhogy itt jön a hidegzuhany. A qubitek sérülékenyek. Elég egy apró nem kívánt környezeti hatás – hő, rezgés, elektromos zaj, anyaghiba –, és a kvantumállapot szétesik. Ezt a jelenséget dekoherenciának hívják.
Magyarul, a kvantumszámítógép legfontosabb része olyan, mintha folyamatosan egy kristálypoharat próbálnánk egy földrengés közepén egyensúlyban tartani.
Ezért a mai kvantumprocesszorok ugyan lenyűgözőek, de még sokszor inkább kutatási platformok, mint széles körben bevethető gépek. A Google Sycamore processzora például mérföldkő volt a maga idejében, de attól még nem lett belőle általános célú kvantumszuperszámítógép.
És itt lép be a képbe a topológiai kvantumszámítás gondolata. Ennek tudományos háttere főleg Alekszej Kitajev 1997-es elképzeléseihez vezethető vissza. Az alapötlete zseniális, nem egyszerűen „erősebben kell őrizni” a qubitet, hanem úgy kell megépíteni, hogy maga az információ eleve ellenállóbb legyen a zavarokkal szemben.
A topológiai megközelítésben az információ nem egyetlen kényes pontban ül, hanem a rendszer mélyebb szerkezetében, leegyszerűsítve a „formájában” vagy „elrendezésében” tárolódik.
Ez azért fontos, mert ami nem egy apró pontban lakik, azt nehezebb véletlenül összetörni. Ha ez működőképesen megvalósítható, az a kvantumtechnológia egyik legnagyobb problémájára adhat választ.
A laikusok számára ez úgy fordítható le, hogy a mai kvantumgépek sokszor olyanok, mint egy ideges zseni. Elképesztő dolgokra képesek, de túl könnyen hibáznak.
A topológiai qubit ígérete az, hogy ebből a zseniből végre fegyelmezettebb munkatárs lesz. Ez még nem jelenti azt, hogy kész a tömegesen gyártható kvantumgép. Azt viszont igen, hogy a terület már nemcsak több qubitet akar egymás mellé rakni, hanem jobb qubiteket akar építeni.
És akkor jön a kérdés, amely a legtöbb embert igazán érdekli, tényleg feltör majd minden jelszót a kvantumszámítógép? A rövid, pontos válasz az az, hogy nem holnap, de a veszélynek van valós alapja. A mai internetes biztonság jelentős része olyan nyilvános kulcsú titkosításra épül, mint az RSA vagy az elliptikus görbékre épülő rendszerek.
Ezek biztonsága nagyrészt azon alapul, hogy klasszikus géppel bizonyos matematikai feladatok – például nagy számok prímtényezőkre bontása – gyakorlatilag kezelhetetlenül nehezek.
Egy kellően nagy és hibajavított kvantumszámítógép viszont Shor algoritmusával elvben képes lehet ezeket sokkal hatékonyabban megoldani. Ez az a pont, ahol a kvantum tényleg nemcsak tudományos játék, hanem komoly kiberbiztonsági tényező.
És itt kell a jogszabályalkotók és kutatók részéről behúzni féket.
Az a kvantumszámítógép, amely valóban képes lenne nagy léptékben feltörni a ma használt erős titkosításokat, még nincs itt. Nem néhány tucat vagy száz zajos qubit kell hozzá, hanem nagy valószínűséggel nagyságrendekkel több, nagyon stabil és hibajavított logikai qubit.
Ez mérnöki, anyagtudományi és architekturális szempontból is óriási ugrás. Vagyis a „holnaptól semmi sem biztonságos” típusú pánik túlzás. A „hosszabb távon át kell állítani a digitális védelmet” viszont nagyon is reális állítás.
Pont ezért beszél ma minden komolyabb kiberbiztonsági szereplő az úgynevezett posztkvantum titkosításról. Ez olyan új kriptográfiai megoldásokat jelent, amelyeket úgy terveznek, hogy a klasszikus és a jövőbeli kvantumgépekkel szemben is ellenállóbbak legyenek.
A valódi szakmai reakció tehát nem a pánik, hanem az átállás. Nem az a kérdés, hogy a kvantum veszélyt jelenthet-e a ma ismert titkosításra, hanem az, hogy a világ időben lecseréli-e a legfontosabb rendszereit.
Ebből a szempontból a topológiai kvantumkutatás minden híre fontos. Nem azért, mert holnapra kész a „mindent feltörő gép”, hanem azért, mert minden stabilitási előrelépés közelebb visz ahhoz a korszakhoz, amikor a kvantumszámítás már nem laboratóriumi bravúr, hanem infrastruktúra lesz.
És ha egyszer azzá válik, akkor a gyógyszerkutatástól az anyagtudományon át a logisztikáig sok mindent felgyorsíthat, miközben a digitális biztonság szabályait is újraírja.
A legjobb cím ezért talán nem az, hogy „senki nincs biztonságban”, hanem az, hogy „a kvantum miatt újra kell írni, mit jelent a biztonság”. Mert ez kevésbé pánikkeltő, és közben pontosabb is.
A kvantumszámítógép nem az apokalipszis hordozója, hanem maga a korszakváltás. Az igazán nagy kérdés pedig nem az, hogy eljön-e, hanem az, hogy mennyire készülünk fel rá időben.
