Всеки път, когато пазарувате онлайн с кредитната си карта, инсталирате актуализация на телефона си или изпращате конфиденциален файл на колега, протоколите за сигурност в интернет помагат да запазите данните си. Тези системи за криптиране защитават милиарди транзакции и комуникации всеки ден, като използват алгоритми, които са твърде трудни за разбиване от обикновените компютри. Дори на хакер, който разполага с най-мощния суперкомпютър, ще са му нужни милиони години, за да открие правилния ключ.

Но с помощта на ново устройство, наречено квантов компютър, те могат да разгадаят кода за часове. Макар че тези машини имат потенциала да помогнат на учените да открият нови лекарства или да създадат високоефективни батерии, те могат също така да позволят на престъпни синдикати или спонсорирани от държавата хакери да разрушат основите на цифровата сигурност.

Въпреки че квантовите компютри не представляват непосредствена опасност, заплахата е реална - и нараства. Разумният ход е да се подготвите сега, а не да изпадате в паника по-късно.

Квантовите компютри са нов вид технология, която използва принципите на квантовата физика, за да решава проблеми, които са изключително трудни или дори невъзможни за решаване от съвременните компютри. Подобно на традиционните компютри, те съхраняват информация с помощта на битове, които обикновено се представят като 0 и 1.

В обикновения компютър тези битове се създават с помощта на електрически сигнали, които са или включени, или изключени. Квантовите компютри обаче използват малки частици, наречени кюбити. Благодарение на квантовото свойство, наречено суперпозиция, кюбитите могат да бъдат едновременно в комбинация от 0 и 1. Това позволява на квантовите компютри да изследват много възможни решения наведнъж, а не едно по едно.

Квантовите компютри са мощни, защото работят по напълно различен начин от конвенционалните компютри. Кубитите могат да представят множество възможности едновременно, което означава, че квантовият компютър може да обработва огромен брой потенциални решения едновременно.

Това води до експоненциално нарастване на изчислителната мощ: всеки нов кюбит удвоява броя на състоянията, които компютърът може да обработва. Например два кюбита могат да представят четири комбинации, три кюбита - осем, а 50 кюбита - над един квадрилион комбинации. Това прави квантовите компютри особено перспективни за задачи като симулиране на молекули, разбиване на криптиране или решаване на сложни оптимизационни задачи.

Опасността от квантовите изчисления е, че те могат да разбият системите за криптиране, които защитават нашия цифров свят - включително онлайн банкирането, имейлите и защитените уебсайтове. Ще бъде разкрита чувствителна информация, ще бъдат компрометирани финансови системи и ще бъде подкопана цифровата основа на цели индустрии.

Криптирането работи чрез преобразуване на чувствителна информация във формат, който не може да бъде разчетен от никой, който не притежава ключа - код за кодиране и разкодиране на данните. Много от съвременните алгоритми за криптиране разчитат на еднопосочни функции, които са много по-прости за изчисляване в едната посока, отколкото в обратната. Например компютрите могат да умножат две 40-цифрени прости числа за част от секундата, но за да се определят коефициентите по резултата, ще е необходимо астрономическо количество грубо отгатване. Тази трудност е в основата на цифровата сигурност: След като тези алгоритми криптират низовете от числа, които компютрите използват, за да представят информация, обратното действие е почти невъзможно без ключа.

Въпреки това, чрез едновременното тестване на огромен брой възможни решения, квантовите компютри биха могли да преодолеят тази математическа бариера, особено с помощта на алгоритми, които правят процеса по-ефективен (но все още отнемащ твърде много време за класически компютър). Докато на суперкомпютър може да са му необходими милиони години, за да разбие съвременна криптосистема, квантов компютър с 20 милиона кюбита може да свърши тази работа за осем часа.

Алгоритъмът на Шор, разработен от Питър Шор през 1994 г., позволява на квантовия компютър да преобразува големи числа експоненциално по-бързо от класическите компютри, което би разрушило математическата основа на системи за криптиране като RSA, която се използва широко за цифрова сигурност. 

Според експерти квантовите изчисления няма да представляват заплаха за криптографията поне 10-20 години. Тези компютри са трудни за конструиране и управление. Настоящите модели съдържат най-много 1000 кюбита, без да има ясен път за увеличаване на броя им до необходимия за разбиване на съвременните системи за криптиране.

Въпреки това, както при всяка нова технология, пробивът винаги може да бъде неизбежен. Правителствата и големите предприятия подкрепят стремежа за създаване на мащабни квантови компютри и подобренията продължават да се появяват. 

Днес квантовите компютри не представляват заплаха, но лошите актьори могат да използват конвенционални методи за събиране на данни в очакване на способен квантов компютър. В рамките на стратегия, наречена "събиране на информация сега, декриптиране по-късно" (HNDL), нападателите може би вече крадат криптирана информация, която да декриптират, когато широко разпространени станат мащабните квантови компютри.