RSA: μελέτη εκτιμά ότι κβαντικός υπολογιστής θα μπορούσε να το «σπάσει» σε 3 ημέρες

Η κρυπτογράφηση RSA, που προστατεύει μεγάλο μέρος της διαδικτυακής μας ασφάλειας, θα μπορούσε να γίνει ευάλωτη σε κβαντικό υπολογιστή μέσα σε 3 ημέρες, σύμφωνα με νέα μελέτη που αναρτήθηκε στο Cryptology ePrint Archive και δεν έχει ακόμη περάσει από peer review.

Το πρότυπο RSA-2048 βασίζεται στον πολλαπλασιασμό δύο μεγάλων πρώτων αριθμών, ώστε να δημιουργείται ένας modulus έως και 617 δεκαδικών ψηφίων. Για να «σπάσει» χρειάζεται το ιδιωτικό κλειδί, δηλαδή οι δύο αρχικοί πρώτοι αριθμοί, οι οποίοι εντοπίζονται μέσω παραγοντοποίησης.

Η νέα έρευνα εξετάζει από την αρχή τις απαιτήσεις του αλγορίθμου του Shor, με τον οποίο ένας κβαντικός υπολογιστής μπορεί να επιταχύνει δραστικά αυτή τη διαδικασία. Τη μελέτη υπογράφει ομάδα με επικεφαλής ερευνητές της εταιρείας κβαντικών υπολογιστών Alice & Bob, με έδρα το Παρίσι, χρησιμοποιώντας superconducting «cat» qubits.

Τα cat qubits αποτελούν εναλλακτική στα transmon qubits που χρησιμοποιούν πολλοί κβαντικοί υπολογιστές. Πρόκειται για qubits που βασίζονται σε φωτόνια παγιδευμένα σε έναν μικρό μεταλλικό θάλαμο, με τη συμπεριφορά τους να βοηθά στη μείωση των bit-flip errors, ενώ αυξάνει γραμμικά τα phase-flip errors.

Οι εκτιμήσεις για τους πόρους που χρειάζεται ο αλγόριθμος του Shor έχουν μειωθεί σταθερά τα τελευταία χρόνια. Από τα 20 εκατομμύρια qubits το 2019, έπεσαν κάτω από το ένα εκατομμύριο το 2025, σύμφωνα με όσα αναφέρουν οι ερευνητές, επικαλούμενοι και σχετική ανάρτηση της Google Quantum AI. Οι δικές τους εκτιμήσεις, από το 2023, έχουν υποχωρήσει από τα 350.000 σε λίγο κάτω από 23.000.

Με βάση αυτά τα δεδομένα, ένα σύστημα 22.593 cat qubits θα χρειαζόταν 3,14 ημέρες για να παραγοντοποιήσει ένα κλειδί RSA-2048. Οι ερευνητές γράφουν επίσης ότι, με το runtime αυτό, δεν γνωρίζουν άλλη δημοσιευμένη αρχιτεκτονική που να είναι μικρότερη.

Η μελέτη εξετάζει και την παρακάμψη των elliptic curve ψηφιακών «λουκέτων» που προστατεύουν την ιδιοκτησία στο Bitcoin. Για αυτόν τον στόχο, ένα σύστημα με 29.588 cat qubits θα μπορούσε να το πετύχει σε 61,8 λεπτά.

Ωστόσο, οι συναλλαγές Bitcoin λειτουργούν μέσα σε block time 10 λεπτών, κάτι που σημαίνει πως ένα τέτοιο σενάριο θα έπρεπε να ξεπερνά αυτό το όριο για να μπορέσει να κλαπεί το κρυπτονόμισμα εν κινήσει.

Παρά τα ενθαρρυντικά αποτελέσματα για τη θεωρητική πρόοδο, δεν υπάρχει σήμερα κβαντικός υπολογιστής 23.000 qubits. Η μεγαλύτερη διάταξη, που ανέπτυξαν μηχανικοί του Caltech, διαθέτει 6.100 qubits παγιδευμένα με λέιζερ, αλλά πρόκειται για συστοιχία και όχι για λειτουργικό υπολογιστή.

Οι ερευνητές επισημαίνουν ότι απομένουν σημαντικές προκλήσεις, όπως ο έλεγχος της θερμοκρασίας, η κλιμάκωση και η σταθερότητα, καθώς και η σύνδεση πολλών chips και qubits με μεγαλύτερες αποστάσεις μεταξύ τους. Παρ’ όλα αυτά, ορισμένοι εκτιμούν ότι το πρότυπο RSA-2048 μπορεί να πάψει να χρησιμοποιείται στις αρχές της επόμενης δεκαετίας.

Η μελέτη υποθέτει επίσης ότι τα cat qubits μπορούν να αποφύγουν τα bit-flip errors για 100 χρόνια, ενώ πολλά αποδεδειγμένα qubits παραμένουν σταθερά μόνο για χιλιοστά του δευτερολέπτου. Σύμφωνα με τους ερευνητές, η σταθερότητά τους βελτιώνεται εκθετικά με την προσθήκη περισσότερων φωτονίων στον oscillator.

Οι ίδιοι αναφέρουν ότι η ομάδα της Alice & Bob πέτυχε πρόσφατα μέσο χρόνο bit-flip 44 λεπτών, βάζοντας 11 φωτόνια στο cat qubit της, κάτι που βελτίωσε δραστικά τη σταθερότητα σε σχέση με τα υπάρχοντα πρότυπα.

Η μελέτη εκτιμά ότι, αν ο χρόνος bit-flip χαλαρώσει περίπου στη μία ώρα, τότε ο απαιτούμενος αριθμός qubits θα διπλασιαστεί και θα φτάσει περίπου τις 45.000.

Σύμφωνα με τη σχετική ανακοίνωση των ερευνητών, οι αρχές της δεκαετίας του 2030 μπορεί να φέρουν τη σύγκλιση καλύτερου hardware και χαμηλότερων απαιτήσεων σε πόρους. Έτσι, τα πρώτα μηχανήματα θα μπορούσαν να κατασκευαστούν μέσα στα επόμενα χρόνια, αν και το πότε θα υπάρξει πραγματική απειλή παραμένει αβέβαιο.

Η έρευνα είναι διαθέσιμη ως preprint στο Cryptology ePrint Archive.

Πηγή: sciencealert.com.