Pomocí 65-qubitového supravodivého procesoru Willow vědci z Googlu měřili, jak se kvantové informace šíří a přeostřují v propleteném systému.. Tento technologický skok v kvantovém počítání se nazýval Quantum Echoes.
Na rozdíl od experimentu Sycamore z roku 2019, který prohlašoval „kvantovou nadvládu“ pro dokončení úkolu s náhodnými čísly rychleji než jakýkoli superpočítač, Quantum Echoes nebyl závod v rychlosti, ale test porozumění. Vědci měřili korelátory out-of-time-order (OTOC) – drobné ozvěny, které odhalují, jak poruchy procházejí sítí qubitů.
Metoda se podobá tomu, že materiál mikroskopické „šťouchání“, obrácení vývoje času a naslouchání vracející se ozvěně. Síla echa odhaluje, jak rychle se informace rozptýlí, a nabízí pohled na chemii, materiálové vědy a supravodivost. Navzdory vědeckému významu experiment nepřibližuje svět k prolomení šifrování ani ke dni Q.
„Sklízejte nyní, dešifrujte později“
Q-day označuje den, kdy se kryptograficky relevantní kvantový počítač stane dostatečně výkonným, aby prolomil šifrování veřejného klíče. Neodhalilo by to okamžitě všechna tajemství, ale jakákoli šifrovaná data uložená dnes by mohla být dekódována později, pokud by byla zachycena nyní – riziko známé jako „sklízejte hned, dešifrujte později“.
Vlády a výzkumníci se již připravují. Americký Národní institut pro standardy a technologie (NIST) standardizoval nové algoritmy postkvantové kryptografie (PQC) – CRYSTALS-Kyber pro šifrování a Dilithium pro digitální podpisy. Ty se opírají o matematické problémy, o kterých se předpokládá, že odolávají jak klasickým, tak kvantovým útokům.
Odborníci očekávají, že stroje schopné prolomit RSA-2048 budou potřebovat miliony logických qubitů, jejichž sestavení může trvat 5 až 8 let. (RSA-2048 je běžně používaný standard pro kryptografii s veřejným klíčem.) Do té doby zůstává Q-day teoretickým horizontem, který však svět kybernetické bezpečnosti bere vážně.
Kryptografie s veřejným klíčem zabezpečuje téměř veškerou online komunikaci. Šifrování RSA funguje vynásobením dvou velkých prvočísel, čímž vznikne obrovský produkt. Násobení je snadné, ale jeho obrácení a nalezení původních prvočísel je tak obtížné, že i ty nejrychlejší klasické počítače by na jeho vyřešení potřebovaly miliardy let.
Stroje, které testují více možností
Kvantové počítače fungují podle zákonů kvantové mechaniky. Jejich stavební kameny, zvané qubity, využívají superpozici – schopnost existovat jako 0 i 1 současně – a propletení – kde se qubity navzájem okamžitě ovlivňují, i když jsou od sebe daleko. Tyto funkce umožňují kvantovým strojům testovat mnoho možností najednou, nikoli postupně.
Tento aspekt existence na více místech současně pohání Shorův algoritmus, který převádí obtížný úkol faktorizace čísel na hledání opakujících se vzorů nebo period v modulární aritmetice. K odhalení těchto vzorů používá algoritmus Quantum Fourier Transform (QFT), matematický nástroj, který funguje jako detektor skrytých rytmů v signálu.
Škálování této metody na velká čísla RSA by umožnilo kvantovému počítači najít své primární faktory exponenciálně rychleji než klasické stroje.
Craig Gidney a Martin Ekera z Google Research v roce 2019 odhadli, že faktorizace 2 048bitového klíče RSA by za předpokladu dokonalé opravy chyb vyžadovala asi 20 milionů fyzických qubitů a osm hodin výpočtu. Současné procesory, jako je Willow od Googlu a Condor od IBM, mají jen pár stovek hlučných qubitů.
Skutečný kvantový počítač odolný proti chybám by vyžadoval miliony logických qubitů, což jsou stabilní verze s opravenými chybami, schopné dlouhých výpočtů. Toto měřítko zůstává daleko za současnou technologií.
Shorův algoritmus a šifrovací systémy
Teoreticky je Shorův algoritmus výpočetní nástroj navržený k efektivnímu faktorování velkých čísel. Jeho účel je matematický a nakonec i kryptografický: zpochybňuje základy dnešních šifrovacích systémů.
A Quantum Echoes je experiment ve fyzice. Namísto řešení rovnic studuje, jak se kvantová informace šíří a znovu vynořuje v propletených částicích. Zatímco oba – Shorův algoritmus a Quantum Echoes – využívají kvantový hardware, slouží velmi odlišným cílům. Shorův algoritmus hledá výpočetní výhodu; Quantum Echoes hledá fyzické porozumění.
Experiment Willow se tedy liší tím, že jeho výsledky lze ověřit opakovanými měřeními a analýzou signál-šum. Představuje pokrok ve vědecké reprodukovatelnosti spíše než v kryptografické síle.
Odborníci však varují, že některé entity již dnes mohou ukládat zašifrované informace, aby je v budoucnu dešifrovaly, jakmile kvantové stroje dosáhnou potřebného rozsahu. V rámci přípravy, jak již bylo zmíněno dříve, zavedl americký NIST postkvantové algoritmy, zatímco společnosti jako Google a Cloudflare přijímají hybridní šifrování k zabezpečení internetového provozu.
Regulátoři, včetně indické centrální banky, naléhají na organizace, aby do konce dekády přešly na kvantově bezpečné systémy. Většina sítí však zůstane nechráněná, dokud nebude tato migrace dokončena.
Jak daleko je Q-Day?
Co nám tedy tato příprava regulátorů a pokrok v kvantovém hardwaru říká? Jednoduše řečeno, prolomení šifrování pomocí kvantových počítačů bude trvat dlouho. Quantum Echoes od Googlu nepřibližuje Q-day. Znamená to však vědecký milník v pochopení kvantového chování.
Experiment ukazuje, že kvantové procesory nyní dokážou ověřit složité fyzické interakce v rámci propletených systémů – což je spíše známka vyspělosti v kvantové vědě než kybernetická bezpečnostní hrozba.
Jak se kvantová technologie vyvíjí, její skutečný příslib může spočívat méně v překonání dnešního šifrování a více v odemknutí tajemství samotné přírody. Zajištění, že se naše digitální infrastruktura bude vyvíjet stejně promyšleně, určí, jak bezpečně vstoupíme do kvantové éry.
(Dr. Priti Kumari je výzkumný analytik v přední mezinárodní společnosti zabývající se správou aktiv)
Publikováno – 5. prosince 2025 08:00 IST
