Svaki put kada kupujete online kreditnom karticom, instalirate ažuriranje na telefon ili šaljete povjerljivu datoteku kolegi, internet sigurnosni protokoli pomažu u zaštiti vaših podataka. Ovi sistemi za šifriranje svakodnevno štite milijarde transakcija i komunikacija, koristeći algoritme koje je konvencionalnim računarima preteško probiti. Čak bi i hakeru koji posjeduje najmoćniji superračunar trebali milioni godina da dođe do prave lozinke.

Ali s novim uređajem zvanim kvantni računar, mogli su dešifrirati kod za nekoliko sati. Iako ove mašine imaju potencijal da pomognu naučnicima u otkrivanju revolucionarnih lijekova ili dizajniranju visokoefikasnih baterija, one bi također mogle omogućiti kriminalnim sindikatima ili hakerima koje sponzorira država da razbiju temelj digitalne sigurnosti.

Iako kvantni računari ne predstavljaju neposrednu opasnost, prijetnja je stvarna – i raste. Pametan potez je pripremiti se sada, a ne paničariti kasnije.

Kvantni računari su nova vrsta tehnologije koja koristi principe kvantne fizike za rješavanje problema koje današnji računari izuzetno teško - ili čak nemoguće - mogu riješiti. Kao i tradicionalni računari, oni pohranjuju informacije koristeći bitove, koji su obično predstavljeni kao nule i jedinice.

U običnom računaru, ovi bitovi se kreiraju korištenjem električnih signala koji su ili uključeni ili isključeni. Međutim, kvantni računari koriste sitne čestice zvane kubiti. Zahvaljujući kvantnom svojstvu koje se naziva superpozicija, kubiti mogu biti istovremeno u kombinaciji 0 i 1. Ovo omogućava kvantnim računarima da istražuju mnoga moguća rješenja odjednom, umjesto jedno po jedno.

Kvantno računarstvo je moćno jer funkcioniše na potpuno drugačiji način od konvencionalnih računara. Kubiti mogu predstavljati više mogućnosti odjednom, što znači da kvantni računar može istovremeno obraditi ogroman broj potencijalnih rješenja.

To dovodi do eksponencijalnog rasta računarske snage: svaki novi kubit udvostručuje broj stanja koje računar može obraditi. Na primjer, dva kubita mogu predstavljati četiri kombinacije, tri kubita mogu predstavljati osam, a 50 kubita može predstavljati preko kvadrilion kombinacija. Zbog toga su kvantni računari posebno obećavajući za zadatke poput simuliranja molekula, dešifriranja enkripcije ili rješavanja složenih optimizacijskih problema.

Opasnost kvantnog računarstva je u tome što bi moglo probiti sisteme šifriranja koji štite naš digitalni svijet - uključujući online bankarstvo, e-poštu i sigurne web stranice. Osjetljive informacije bi bile otkrivene, finansijski sistemi kompromitovani, a digitalna okosnica čitavih industrija potkopana.

Šifriranje funkcionira tako što transformira osjetljive informacije u format koji ne može pročitati bilo tko tko ne posjeduje ključ, kod za šifriranje i dešifriranje podataka. Mnogi današnji algoritmi za šifriranje oslanjaju se na jednosmjerne funkcije, koje je mnogo jednostavnije izračunati u jednom smjeru nego u obrnutom. Na primjer, računari mogu pomnožiti dva 40-cifrena prosta broja u djeliću sekunde, ali bi bilo potrebno astronomsko nagađanje grubom silom da bi se odredili faktori iz rezultata. Ova poteškoća čini osnovu digitalne sigurnosti: Nakon što ovi algoritmi šifriraju nizove brojeva koje računari koriste za predstavljanje informacija, poništavanje operacije je gotovo nemoguće bez ključa.

Međutim, testiranjem ogromnog broja mogućih rješenja istovremenim putem, kvantni računari bi mogli probiti ovu matematičku barijeru, posebno uz pomoć algoritama koji proces čine efikasnijim (ali i dalje predugotrajnim za klasični računar). Dok bi superračunaru mogli biti potrebni milioni godina da probije moderni kriptosistem, kvantni računar sa 20 miliona kubita mogao bi taj posao obaviti za osam sati.

Shorov algoritam, koji je razvio Peter Shor 1994. godine, omogućava kvantnom računaru faktorizaciju velikih brojeva eksponencijalno brže od klasičnih računara, što bi narušilo matematičku osnovu sistema šifriranja poput RSA, koji se široko koristi za digitalnu sigurnost. 

Kvantno računarstvo neće predstavljati prijetnju kriptografiji najmanje 10 do 20 godina, prema mišljenju stručnjaka. Ove računare je teško sastaviti i pokrenuti. Trenutni modeli sadrže najviše 1.000 kubita, bez jasnog puta za skaliranje do brojeva potrebnih za probijanje današnjih sistema šifriranja.

Međutim, kao i sa svakom novom tehnologijom, proboji mogu uvijek biti neizbježni. Vlade i velika preduzeća podržavaju nastojanja da se izgrade veliki kvantni računari, a poboljšanja se i dalje pojavljuju. 

Kvantno računarstvo danas ne predstavlja prijetnju, ali zlonamjerni akteri bi mogli koristiti konvencionalne metode za prikupljanje podataka u iščekivanju sposobnog kvantnog računara. U strategiji pod nazivom „prikupi sada, dešifriraj kasnije“ (HNDL), napadači možda već kradu šifrirane informacije za dekodiranje kada veliki kvantni računari postanu široko dostupni.