Vsakič, ko nakupujete prek spleta s kreditno kartico, namestite posodobitev na telefon ali pošljete zaupno datoteko sodelavcu, internetni varnostni protokoli pomagajo ohranjati vaše podatke varne. Ti šifrirni sistemi vsak dan ščitijo milijarde transakcij in komunikacij z uporabo algoritmov, ki jih je za običajne računalnike pretežko razbiti. Celo heker, ki bi vihtel najmočnejši superračunalnik, bi potreboval milijone let, da bi prišel do pravega gesla.

Toda z novo napravo, imenovano kvantni računalnik, bi lahko kodo razvozlali v nekaj urah. Čeprav imajo ti stroji potencial, da znanstvenikom pomagajo odkriti vrhunska zdravila ali oblikovati visoko učinkovite baterije, bi lahko kriminalnim združbam ali državno sponzoriranim hekerjem omogočili tudi, da razbijejo temelje digitalne varnosti.

Čeprav kvantni računalniki niso neposredna nevarnost, je grožnja resnična – in narašča. Pametna poteza je, da se pripravite zdaj, ne paničarite kasneje.

Kvantni računalniki so nova vrsta tehnologije, ki uporablja načela kvantne fizike za reševanje problemov, ki jih današnji računalniki izjemno težko – ali celo nemogoče – rešiti. Tako kot tradicionalni računalniki shranjujejo informacije z uporabo bitov, ki so običajno predstavljeni kot 0 in 1.

V običajnem računalniku se ti biti ustvarijo z uporabo električnih signalov, ki so bodisi vklopljeni bodisi izklopljeni. Kvantni računalniki pa uporabljajo drobne delce, imenovane kubiti. Zahvaljujoč kvantni lastnosti, imenovani superpozicija, so lahko kubiti hkrati v mešanici 0 in 1. To omogoča kvantnim računalnikom, da raziščejo več možnih rešitev hkrati, namesto eno za drugo.

Kvantno računalništvo je zmogljivo, ker deluje povsem drugače kot običajni računalniki. Kubiti lahko predstavljajo več možnosti hkrati, kar pomeni, da lahko kvantni računalnik hkrati obdela ogromno število potencialnih rešitev.

To vodi do eksponentne rasti računalniške moči: vsak nov kubit podvoji število stanj, ki jih računalnik lahko obdela. Na primer, dva kubita lahko predstavljata štiri kombinacije, trije kubiti osem, 50 kubitov pa več kot kvadrilijon kombinacij. Zaradi tega so kvantni računalniki še posebej obetavni za naloge, kot so simulacija molekul, razbijanje šifriranja ali reševanje kompleksnih optimizacijskih problemov.

Nevarnost kvantnega računalništva je, da bi lahko prekinilo šifrirne sisteme, ki ščitijo naš digitalni svet – vključno s spletnim bančništvom, e-pošto in varnimi spletnimi mesti. Razkrite bi bile občutljive informacije, ogroženi bi bili finančni sistemi in spodkopana bi bila digitalna hrbtenica celotnih panog.

Šifriranje deluje tako, da občutljive podatke pretvori v obliko, ki je ne more prebrati vsak, ki nima ključa, torej kode za premešanje in dešifriranje podatkov. Mnogi današnji algoritmi za šifriranje se zanašajo na enosmerne funkcije, ki jih je veliko enostavneje izračunati v eno smer kot v obratni. Na primer, računalniki lahko pomnožijo dve 40-mestni praštevili v delčku sekunde, vendar bi bilo za določitev faktorjev iz rezultata potrebno astronomsko količino ugibanja z grobo silo. Ta težava predstavlja osnovo digitalne varnosti: ko ti algoritmi šifrirajo nize številk, ki jih računalniki uporabljajo za predstavitev informacij, je obrat operacije brez ključa skoraj nemogoč.

Vendar pa bi kvantni računalniki s hkratnim testiranjem ogromnega števila možnih rešitev lahko prebili to matematično oviro, zlasti s pomočjo algoritmov , ki postopek naredijo učinkovitejši (vendar še vedno preveč zamuden za klasični računalnik). Medtem ko bi superračunalnik za razbijanje sodobnega kriptosistema morda potreboval milijone let, bi kvantni računalnik z 20 milijoni kubitov to delo lahko opravil v osmih urah.

Shorjev algoritem, ki ga je leta 1994 razvil Peter Shor, omogoča kvantnemu računalniku, da faktorizira velika števila eksponentno hitreje kot klasični računalniki, kar bi porušilo matematične temelje šifrirnih sistemov, kot je RSA, ki se pogosto uporablja za digitalno varnost. 

Strokovnjaki menijo, da kvantno računalništvo ne bo predstavljalo grožnje kriptografiji vsaj 10 do 20 let. Te računalnike je težko sestaviti in zagnati. Trenutni modeli vsebujejo največ 1000 kubitov, brez jasne poti do povečanja števila, potrebnega za prebijanje današnjih šifrirnih sistemov.

Vendar pa so, tako kot pri vsaki novi tehnologiji, preboji vedno neizbežni. Vlade in velika podjetja podpirajo prizadevanja za izgradnjo obsežnih kvantnih računalnikov, izboljšave pa se še naprej pojavljajo. 

Kvantno računalništvo danes ni grožnja, vendar bi lahko zlonamerni akterji uporabili konvencionalne metode za zbiranje podatkov v pričakovanju zmogljivega kvantnega računalnika. V strategiji, imenovani »pobiranje zdaj, dešifriranje pozneje« (HNDL), napadalci morda že kradejo šifrirane podatke za dekodiranje, ko bodo obsežni kvantni računalniki postali široko dostopni.