A kvantumszámítógépek 2030-ra veszélyeztethetik a jelenlegi titkosítási rendszereket, de van mód a védekezésre.
A kvantumtechnológia az elmúlt évtizedekben csendes forradalmat hozott a tudományban, és most újabb nagy áttörés küszöbén állunk. Bacsárdi László, a Budapesti Műszaki Egyetem docense a radiocafén, a Millásreggeliben magyarázta el, hogyan működnek a kvantumszámítógépek, miért jelenthetnek veszélyt a jelenlegi titkosítási rendszerekre és hogyan védekezhetünk ellenük. A téma nem csupán tudományos érdekesség: 2030 körül komoly biztonsági kihívások elé nézhet a digitális világ.
A kvantummechanika 100 éves, de most jön az igazi forradalom
A kvantummechanika alapelvei nem újkeletűek: a félvezetők és a nukleáris technológiák már évtizedek óta ezeken az elveken alapulnak. Idén ünnepeljük a kvantummechanika születésének 100. évfordulóját. Az alapok 1925-ben születtek meg, sokáig azonban úgy gondolták, hogy az apró részecskék szintjén nem lehet egyedi műveleteket végrehajtani. A 80-as és 90-es évek elméleti és technológiai áttörései nyitották meg az utat a kvantumszámítógépek előtt. Ma a második kvantumtechnológiai forradalom korát éljük, amelynek középpontjában a kvantumszámítógépek és a kvantumkommunikáció állnak.
Hogyan működnek a kvantumszámítógépek?
A hagyományos számítógépek nullákkal és egyesekkel dolgoznak. A kvantumszámítógépek ezzel szemben kvantumbiteket – úgynevezett qubiteket – használnak, amelyek egyszerre lehetnek 0 és 1 állapotban, hasonlóan egy pörgő pénzérméhez, amely még a levegőben van. Ez teszi lehetővé, hogy bizonyos típusú számításokat drámaian gyorsabban végezzenek el: olyan matematikai problémákat, amelyek megoldása egy hagyományos számítógépnek száz évig tartana, a kvantumszámítógép elvben pillanatok alatt elvégezhet.
Mit jelent a kvantumfölény – és mit nem?
A Google nemrég bejelentette, hogy olyan kvantumszámítógépet épített, amely egy speciális matematikai problémát gyorsabban oldott meg, mint bármely hagyományos szuperszámítógép. Ez látványos eredmény, de Bacsárdi László szerint fontos árnyalni a képet: a kvantumfölény elérése nem jelenti azt, hogy a kvantumszámítógépek minden feladatra jobbak, vagy hogy már most éreztetik hatásukat a mindennapi életben. A technológia fejlesztése még korai szakaszban jár, és sok csiszolnivaló maradt.
2030: amikor a kvantumszámítógép feltörheti a titkosítást
A kvantumtechnológia legkomolyabb biztonsági kihívása az, hogy a kvantumszámítógépek elméletileg képesek feltörni a jelenleg használt titkosítási rendszereket. Ezzel veszélybe sodorhatják a bankszámlákat és a digitális levelezést is. Egy nemzetközi szervezet 2030. április 14-ét jelölte meg mint kritikus dátumot, amikorra ez a képesség elérhető lehet. Ez nem elméleti aggodalom: a kiberbiztonság és a pénzügyi szektor már most dolgozik a kvantumálló megoldásokon.
A kvantumkommunikáció a védekezés a kvantumfenyegetés ellen
A fenyegetésre maga a kvantumtechnológia kínálja a választ. A kvantumkommunikáció fotonok segítségével teszi lehetővé titkos kulcsok biztonságos megosztását olyan módon, amely elméletileg lehallgathatatlan. Bacsárdi László szerint ez a technológia elvben az információ teleportálására is képes, bár fontos hangsúlyozni: ez nem tárgyak teleportálását jelenti, hanem kizárólag információátvitelt.
Hol tart Európa és Magyarország?
Európa a kvantummechanika történelmi bölcsője, ám a fejlesztések terén lemaradt az Egyesült Államoktól és Kínától. Az Európai Quantum Manifesto célja, hogy a kontinens visszaszerezze vezető szerepét – a fókusz a kvantumszámítógépeken, a kvantumkommunikáción, a kvantumérzékelésen és a kvantumszimuláción van. Magyarország sem marad ki ebből: jelentős algoritmus- és kvantumkommunikációs kutatások folynak itthon, amelyeket a Kvantuminfrastruktúra Nemzeti Laboratórium fog össze. Az Európai Unió emellett komoly összegeket fordít egy kvantuminternet kiépítésére, amelynek Magyarország is résztvevője.
Ki kicsoda, mi micsoda?
- Bacsárdi László: A Budapesti Műszaki Egyetem egyetemi docense, kvantumtechnológiai kutató.
- Kvantumbit (qubit): A kvantumszámítógépek alapegysége, amely – szemben a hagyományos bitekkel – egyszerre lehet 0 és 1 állapotban, ami rendkívüli számítási kapacitást tesz lehetővé.
- Kvantumfölény (kvantum áttörés): Az a pont, amikor egy kvantumszámítógép egy adott feladatot gyorsabban old meg, mint bármely hagyományos szuperszámítógép. A Google 2019-ben jelentette be, hogy elérte ezt a mérföldkövet.
- Kvantumkommunikáció: Olyan adatátviteli technológia, amely a kvantummechanika törvényeit használja a biztonságos információtovábbításhoz – elméletileg lehallgathatatlan csatornát biztosítva.
- Kvantuminfrastruktúra Nemzeti Laboratórium: A hazai kvantumtechnológiai kutatásokat összefogó magyar intézmény.
- Európai Quantum Manifesto: Az Európai Unió stratégiai kezdeményezése, amelynek célja, hogy Európa vezető szerepet töltsön be a kvantumtechnológia fejlesztésében.
