Quantumcomputers en onkraakbare codes: de weg naar ontcijfering met Shor's algoritme en nieuwe doorbraken

AmsterdamKwantumcomputers kunnen mogelijk versleutelingstechnieken kraken die ooit veilig werden geacht. Terwijl traditionele computers moeite hebben met het ontbinden van grote getallen, kunnen kwantumcomputers deze problemen snel oplossen met behulp van Shor's algoritme. Het bouwen van praktische kwantumcomputers is echter lastig gebleken, omdat ze enorme hoeveelheden middelen vereisen.

In de afgelopen jaren hebben onderzoekers op twee kerngebieden vooruitgang geboekt:

• Het bouwen van grotere kwantumcomputers
• Het verbeteren van algoritmen voor gebruik op kleinere kwantumcircuits

Oded Regev van de New York University kwam met een manier om het algoritme van Shor sneller te maken, hoewel dit meer geheugen vereiste. Onderzoekers van MIT ontwikkelden vervolgens een efficiënter algoritme dat de snelheid van Regev behoudt maar met het geheugenverbruik van Shor. Dit nieuwe algoritme gebruikt minder qubits en gaat beter om met kwantumruis. Deze verbeteringen kunnen helpen bij het creëren van kwantumcomputers die in staat zijn echte cryptografische problemen op te lossen.

Het kraken van RSA-encryptie zou enorme gevolgen kunnen hebben. RSA is essentieel voor moderne veilige communicatie en is moeilijk te breken omdat het om het factoriseren van grote getallen gaat. Shor's algoritme kan deze beveiliging mogelijk breken door het factoriseren van deze getallen met een kwantumcomputer mogelijk te maken. Het bouwen van een kwantumcomputer die krachtig genoeg is om dit te doen, blijft echter een grote technische uitdaging.

Lees ook:

Vandaag · 04:21

Innovatief platform soTILT3D revolutioneert driedimensionale celvisualisatie met geavanceerde beeldvormingstechnieken en diep leren.

De krachtigste kwantumcomputers van vandaag hebben ongeveer 1.100 qubits. Experts menen echter dat er circa 20 miljoen qubits nodig zijn om Shor’s algoritme effectief in te zetten voor het kraken van encryptie. De nieuwe methode van MIT pakt enkele van deze uitdagingen aan door het aantal benodigde kwantumpoorten te verminderen, wat belangrijk is omdat elke poort ruis toevoegt.

Het MIT-team richt zich ook op het corrigeren van fouten aangezien quantumcomputers bijna perfect moeten werken om nauwkeurig te blijven. Ze hebben een nieuwe methode ontwikkeld om fouten te verminderen, waardoor hun algoritme beter toepasbaar wordt voor echte quantumcomputers.

Er blijven nog belangrijke vragen onbeantwoord. Een cruciale vraag is of deze verbeteringen het mogelijk zullen maken om grote getallen te ontbinden, zoals de 2.048-bits getallen in RSA-encryptie die op dit moment worden gebruikt. Hoewel deze technieken veelbelovend zijn, is er nog meer onderzoek nodig voordat ze in praktijk kunnen worden ingezet voor beveiligingssystemen.

Dit onderzoek, gepresenteerd op de Internationale Cryptologie Conferentie 2024, toont vooruitgang in de quantumcomputing. Verbeteringen in algoritmes en foutcorrectie maken quantumcomputing bruikbaarder. De grootste uitdaging is om deze vorderingen op te schalen naar een niveau dat invloed heeft op de huidige encryptiemethoden.