Washington Post omtalte i går flere NSA-dokumenter lekket av Edward Snowden som dreier seg om den amerikanske etterretningstjenestens «Penetrating Hard Targets»-prosjekt. Dette skal være et forskningsprogram med et budsjett på 79,7 millioner dollar som går ut på å kunne knekke sterk kryptering.

Ifølge dokumentene utgjør det å bygge en kryptologisk utnyttbar kvantedatamaskin en del av programmet. Hoveddelen av forskningen gjøres ved Laboratory for Telecommunications Sciences i College Park, Maryland.

NSA er på ingen måte alene om å drive med slik forskning, og ifølge Washington Post er det flere europeiske laboratorier som er fullt på høyde med amerikansk forskning på dette området. Også et NSA-dokument den amerikanske avisen viser til, antyder dette.

Det er heller ingenting som tyder på at NSA har kommet noe lengre enn andre innen utviklingen av en kvantedatamaskin.

I ett av dokumentene som Washington Post har publisert, som omtaler finansåret 2013, avsløres hva som var målet for prosjektet i denne perioden:

«Demonstrere dynamisk dekobling og fullstendig kvantekontroll på to halvlederbaserte qubits. En qubit er den grunnleggende byggesteinen i en kvantedatamaskin. Dette vil åpne for innledende skalering mot større systemer i relaterte og kommende forsøk.»

Langt igjen?
Nå er det verken gitt at forskningen har lykkes eller er begrenset til dette. Men dokumentet antyder sterkt at NSA ikke har noen fungerende kvantedatamaskin som kan brukes til knekking av kryptering.

Førsteamanuensis Scott Aaronson ved MIT sier dessuten til Washington Post at det virker usannsynlig at NSA skulle ha et stort forsprang til den åpne verdenen uten at noen kjenner til det.

En utfordring med kvantedatamaskiner er at de er svært følsomme for omgivelsene. Derfor skal NSA-prosjektet foregå i Faraday-rom som hindrer at elektromagnetisk energi i trenge inn eller ut.

– Uten slik beskyttelse vil beregningene være ubrukelige, sier Daniel Lidar, professor og direktør Center for Quantum Information Science and Technology ved University of Southern California til Washington Post.

Denne følsomheten skal også gjøre det vanskelig å lage en datamaskin med tilstrekkelig mange qubits. For å knekke kryptering, kreves det ifølge Washington Post hundrevis eller tusenvis av qubits. Men foreløpig jobber NSA altså, etter dokumentene å dømme, med å få kontroll på to qubits.

Trussel
NSA, som blant annet har en prosjekt kalt Owning the Net (OTN), er tydelig bekymret for at andres bruk av kvanteteknologier vil hindre etterretningstjenestens signalspaning.

– Bruken av kvanteteknologier på krypteringsalgoritmer kan utgjøre en dramatisk trussel mot amerikanske myndigheters evne til å beskytte sin kommunikasjon og til å avlytte fremmede makter, heter det i et dokument Washington Post siterer, men tilsynelatende ikke har publisert.

Kvantedatamaskiner skal kunne utføre visse typer beregninger mange ganger raskere enn klassiske Turing-maskiner ved at de kan utføre mange beregninger på en gang og ikke er begrenset av bit med bare to tilstander. Washington Post har en helt fersk gjennomgang av temaet.

Videoen nedenfor gir også en ganske lav-terskel introduksjon til kvantedatamaskiner.

Kvantekryptografi tar i bruk visse egenskaper ved fotoner og Heisenbergs uskarphetsrelasjon (se videoen nedenfor).

Ikke bare lover kvantekryptografien absolutt sikkerhet. Det skal også være umulig å avlytte kvantekryptert kommunikasjon uten at fotonegenskapene endres, noe mottakeren vil kunne oppdage ved at dataene ikke lenger kan dekrypteres med de valgte filtre.

– Jeg tror ikke vi vil oppnå den type kvantedatamaskin som NSA ønsker innen minst fem år, og med fraværet av et betydelig gjennombrudd, kanskje mye lenger fram i tid, sier Seth Lloyd, MIT-professor i kvantemekanikk, til Washington Post.

På ti år har likevel det forskere anser som en sannsynlig tidshorisont for et slikt gjennombrudd, blitt redusert fra 10-100 år, til 5-10+ år.