בכל פעם שאתם קונים באינטרנט עם כרטיס האשראי שלכם, מתקינים עדכון בטלפון שלכם או שולחים קובץ סודי לעמית לעבודה, פרוטוקולי אבטחת אינטרנט עוזרים לשמור על אבטחת הנתונים שלכם. מערכות הצפנה אלו מגנות על מיליארדי עסקאות ותקשורת מדי יום, תוך שימוש באלגוריתמים שקשים מדי עבור מחשבים קונבנציונליים לפריצה. אפילו האקר המחזיק במחשב-על החזק ביותר יזדקק למיליוני שנים כדי להגיע לסיסמה הנכונה.

אבל בעזרת מכשיר חדש שנקרא מחשב קוונטי, הם יכלו לפצח את הקוד תוך שעות. בעוד שלמכונות אלו יש פוטנציאל לסייע למדענים לגלות תרופות שוברי קופות או לעצב סוללות יעילות במיוחד, הן עלולות גם לאפשר לארגוני פשע או להאקרים בחסות המדינה לנפץ את יסודות האבטחה הדיגיטלית.

למרות שמחשבים קוונטיים אינם מהווים סכנה מיידית, האיום אמיתי - וגדל. הצעד החכם הוא להתכונן עכשיו, לא להיכנס לפאניקה אחר כך.

מחשבים קוונטיים הם סוג חדש של טכנולוגיה המשתמשת בעקרונות של פיזיקת קוונטים כדי להתמודד עם בעיות שקשה ביותר - או אפילו בלתי אפשרי - לפתור עבור מחשבים של ימינו. כמו מחשבים מסורתיים, הם מאחסנים מידע באמצעות ביטים, המיוצגים בדרך כלל כ-0 ו-1.

במחשב רגיל, ביטים אלה נוצרים באמצעות אותות חשמליים שהם או דלוקים או כבויים. מחשבים קוונטיים, לעומת זאת, משתמשים בחלקיקים זעירים הנקראים קיוביטים. הודות לתכונה קוונטית הנקראת סופרפוזיציה, קיוביטים יכולים להיות בתערובת של 0 ו-1 בו זמנית. זה מאפשר למחשבים קוונטיים לחקור פתרונות אפשריים רבים בו זמנית, במקום פתרונות אחד בכל פעם.

מחשוב קוונטי הוא עוצמתי משום שהוא פועל בצורה שונה לחלוטין ממחשבים קונבנציונליים. קיוביטים יכולים לייצג מספר אפשרויות בו זמנית, מה שאומר שמחשב קוונטי יכול לעבד מספר עצום של פתרונות פוטנציאליים בו זמנית.

זה מוביל לצמיחה אקספוננציאלית בכוח המחשוב: כל קיוביט חדש מכפיל את מספר המצבים שהמחשב יכול להתמודד איתם. לדוגמה, שני קיוביטים יכולים לייצג ארבעה צירופים, שלושה קיוביטים יכולים לייצג שמונה, ו-50 קיוביטים יכולים לייצג יותר מקוודריליון צירופים. זה הופך מחשבים קוונטיים למבטיחים במיוחד עבור משימות כמו סימולציה של מולקולות, פיצוח הצפנה או פתרון בעיות אופטימיזציה מורכבות.

הסכנה של מחשוב קוונטי היא שהוא עלול לשבור את מערכות ההצפנה המגנות על עולמנו הדיגיטלי - כולל בנקאות מקוונת, מיילים ואתרי אינטרנט מאובטחים. מידע רגיש ייחשף, מערכות פיננסיות ייפגעו ועמוד השדרה הדיגיטלי של תעשיות שלמות ייפגע.

הצפנה פועלת על ידי הפיכת מידע רגיש לפורמט שאינו קריא על ידי כל מי שאין ברשותו את המפתח, קוד לערבוב ופענוח הנתונים. רבים מאלגוריתמי ההצפנה של ימינו מסתמכים על פונקציות חד כיווניות, שקל הרבה יותר לחשב בכיוון אחד מאשר בכיוון הפוך. לדוגמה, מחשבים יכולים להכפיל שני מספרים ראשוניים בני 40 ספרות בשבריר שנייה, אך יידרש כמות אסטרונומית של ניחושים בכוח גס כדי לקבוע את הגורמים מהתוצאה. קושי זה מהווה את הבסיס לאבטחה דיגיטלית: ברגע שאלגוריתמים אלה מצפינים את מחרוזות המספרים בהן מחשבים משתמשים כדי לייצג מידע, היפוך הפעולה כמעט בלתי אפשרי ללא המפתח.

עם זאת, על ידי בדיקת מספר עצום של פתרונות אפשריים בו זמנית, מחשבים קוונטיים יוכלו לפרוץ את המחסום המתמטי הזה, במיוחד בעזרת אלגוריתמים שהופכים את התהליך ליעיל יותר (אך עדיין גוזל זמן מדי עבור מחשב קלאסי). בעוד שמחשב-על עשוי להזדקק למיליוני שנים כדי לפרוץ מערכת קריפטוגרפית מודרנית, מחשב קוונטי עם 20 מיליון קיוביטים יכול לעשות את העבודה תוך שמונה שעות.

האלגוריתם של שור, שפותח על ידי פיטר שור בשנת 1994, מאפשר למחשב קוונטי לפרק מספרים גדולים לגורמים באופן אקספוננציאלי מהר יותר ממחשבים קלאסיים, דבר שישבור את היסודות המתמטיים של מערכות הצפנה כמו RSA, הנמצאות בשימוש נרחב לאבטחה דיגיטלית. 

מחשוב קוונטי לא יהווה איום על הקריפטוגרפיה לפחות 10 עד 20 שנה, על פי מומחים. מחשבים אלה קשים לבנייה ולהפעלה. המודלים הנוכחיים מכילים לכל היותר 1,000 קיוביטים, ללא דרך ברורה להגדלה למספרים הדרושים לפריצת מערכות ההצפנה של ימינו.

עם זאת, כמו בכל טכנולוגיה מתפתחת, פריצות דרך תמיד עשויות להיות קרובות. ממשלות וארגונים גדולים תומכים במסע לבניית מחשבים קוונטיים בקנה מידה גדול, ושיפורים ממשיכים להופיע. 

מחשוב קוונטי אינו איום כיום, אך גורמים רעים עלולים להשתמש בשיטות קונבנציונליות כדי לאסוף נתונים בציפייה למחשב קוונטי בעל יכולת גבוהה. באסטרטגיה הנקראת "קציר עכשיו, פענוח אחר כך" (HNDL), ייתכן שתוקפים כבר יגנבו מידע מוצפן לצורך פענוח כאשר מחשבים קוונטיים בקנה מידה גדול יהפכו לזמינים באופן נרחב.