How quantum physics can make encryption stronger | Vikram Sharma

Fordító: Péter Pallós Lektor: Reka Lorinczy

Recently, we've seen the effects of cyber attacks on the business world.

Mostanában kibertámadásokat mérnek az üzleti világra.

Data breaches at companies like JP Morgan, Yahoo, Home Depot and Target

Az adatokat érintő támadások a JP Morgan, a Yahoo, a Home Depot s a Target cégnél

have caused losses of hundreds of millions

százmilliós, egyes esetekben viszont

and in some cases, billions of dollars.

milliárd dolláros károkat okoztak.

It wouldn't take many large attacks to ravage the world economy.

Nem kell hozzá sok nagy támadás, hogy romba döntse a világgazdaságot.

And the public sector has not been immune, either.

Nincs tőle védve a közszféra sem.

In 2012 to 2014,

2012–2014 között

there was a significant data breach at the US Office of Personnel Management.

adatokat érintő erős támadás érte az USA Személyügyi Hivatalát.

Security clearance and fingerprint data was compromised,

A személyi biztonsági tanúsítványi s ujjnyomat-adatok kerültek veszélybe,

affecting 22 million employees.

amely 22 millió alkalmazottat érint.

And you may have heard of the attempt by state-sponsored hackers

Tán hallották, hogy állami hackerek számos országban

to use stolen data to influence election outcomes in a number of countries.

megkísérelték lopott adatokkal befolyásolni a választásokat.

Two recent examples are the compromise of a large amount of data

Két nem régi példa: a német szövetségi parlamentet,

from the Bundestag, the national Parliament of Germany,

a Bundestagot veszélybe sodró nagymértékű adatlopás

and the theft of emails from the US Democratic National Committee.

és az USA Demokrata Nemzeti Bizottságából történt íméllopás.

The cyber threat is now affecting our democratic processes.

A kiberfenyegetettség hatással van demokratikus folyamatainkra.

And it's likely to get worse.

A helyzet romlására számíthatunk.

As computer technology is becoming more powerful,

A számítástechnika erőteljes fejlődésével

the systems we use to protect our data are becoming more vulnerable.

adatvédelmi rendszereink mind sérülékenyebbé válnak.

Adding to the concern is a new type of computing technology,

A gondokat még csak tetézi a számítástechnika új ágának,

called quantum computing,

a kvantumszámítógépek megjelenése,

which leverages microscopic properties of nature

amely a természet mikrojelenségeit alkalmazza

to deliver unimaginable increases in computational power.

a gépek teljesítményének elképesztő növelésére.

It's so powerful that it will crack many of the encryption systems

Annyira hatékony, hogy a mai titkosítási rendszerek közül

that we use today.

számosat meg fog fejteni.

So is the situation hopeless?

Úgyhogy a helyzet reménytelen?

Should we start packing our digital survival gear

Tán ideje összepakolnunk létfontosságú adatainkat,

and prepare for an upcoming data apocalypse?

mert nyakunkon a digitális világvége?

I would say, not yet.

Nyugi, nem annyira sietős.

Quantum computing is still in the labs,

A kvantumgépekkel még laborokban bíbelődnek,

and it will take a few years until it's put to practical applications.

s még jó pár év, mire gyakorlati alkalmazásukra sor kerül.

More important,

Fontosabb,

there have been major breakthroughs in the field of encryption.

hogy a titkosítás terén nagymértékű az áttörés.

For me, this is a particularly exciting time

Szempontomból ez különösen izgalmas idő

in the history of secure communications.

a biztonságos kommunikáció történetében.

About 15 years ago,

Mintegy 15 éve,

when I learned of our new-found ability

amikor megtudtam, hogy felfedezték

to create quantum effects that don't exist in nature,

a természetben nem létező képességet kvantumhatások létrehozására,

I was excited.

majd kiugrottam a bőrömből.

The idea of applying the fundamental laws of physics

A gondolat, hogy a fizika alaptörvényeit

to make encryption stronger

a titkosítás javítására használjuk,

really intrigued me.

tényleg kíváncsivá tett.

Today, a select groups of companies and labs around the world, including mine,

Ma világszerte egyes cégek és laborok, az enyémet is beleértve,

are maturing this technology for practical applications.

gyakorlati célokra fejlesztik e technológiát.

That's right.

Jól teszik.

We are now preparing to fight quantum with quantum.

Azt készítjük elő, hogy kvantum kvantummal küzdjön meg.

So how does this all work?

Hogy működik?

Well, first, let's take a quick tour of the world of encryption.

Kezdetnek pillantsunk be a titkosítás világába!

For that, you'll need a briefcase,

Ehhez fontos irataikkal teli tárcájukra lesz szükség,

some important documents that you want to send your friend, James Bond,

amelyet James Bond barátjuknak szeretnének elküldeni,

and a lock to keep it all safe.

s zárra, hogy biztonságban érjen oda.

Because the documents are top secret, we're going to use an advanced briefcase.

Mivel az iratok szigorúan titkosak, fejlett tárcát

It has a special combination lock

és cseles kombinációs zárat használunk,

which, when closed,

amely zárt állapotban

converts all the text in the documents to random numbers.

az iratok szövegét véletlen számokká alakítja át.

So you put your documents inside, close the lock --

Berakják az irataikat, lezárják,

at which point in time the documents get converted to random numbers --

ekkor az iratok véletlen számokká alakulnak,

and you send the briefcase to James.

majd elküldik a tárcát Jamesnek.

While it's on its way, you call him to give him the code.

Amíg az iratok úton vannak, fölhívják, hogy megadják a kódot.

When he gets the briefcase, he enters the code,

A tárca megérkezte után betáplálja a kódot,

the documents get unscrambled, and voilà,

az iratok kirejtjeleződnek, és íme,

you've just sent an encoded message to James Bond.

a kódolt üzenet eljutott Bondhoz.

(Laughter)

(Nevetés)

A fun example, but it does illustrate three things important for encryption.

A példa vicces, de jól szemlélteti a titkosítás három fontos elemét.

The code -- we call this an encryption key.

A kódot – titkosítási kulcsnak hívjuk.

You can think of it as a password.

Olyan, mint a jelszó.

The call to James to give him the code for the combination lock.

Üzenet Jamesnek, amely tartalmazza a kombinációs zár kódját.

We call this key exchange.

Ezt hívjuk kulcscserének.

This is how you ensure

Ezzel biztosítható,

you get the encryption key securely to the right place.

hogy a titkosítási kulcsot a kívánt helyre biztonságosan kapjuk meg.

And the lock, which encodes and decodes the document.

Végül a zár, amely az iratot kódolja és dekódolja.

We call this an encryption algorithm.

Ennek neve titkosítási algoritmus.

Using the key, it encodes the text in the documents

A kulcs használatával a szöveget

véletlen számokká kódolhatjuk.

to random numbers.

A good algorithm will encode in such a way

A jó algoritmus úgy kódol,

that without the key it's very difficult to unscramble.

hogy kulcs nélkül igen nehéz kirejtjelezni.

What makes encryption so important

A titkosítás azért fontos,

is that if someone were to capture the briefcase and cut it open

mert ha valaki elcsípi a tárcát,

without the encryption key and the encryption algorithm,

s titkosítási kulcs és titkosítási algoritmus hiányában föltöri,

they wouldn't be able to read the documents.

képtelen lesz elolvasni az iratot.

They would look like nothing more than a bunch of random numbers.

Csak egy csomó véletlen számot fog látni.

Most security systems rely on a secure method for key exchange

A biztonsági rendszerek zöme

a titkosítási kulcsnak a kívánt helyre való biztonságos eljuttatásán alapul.

to communicate the encryption key to the right place.

However, rapid increases in computational power

Ám a számítógépek teljesítménynövekedése

are putting at risk a number of the key exchange methods we have today.

egy sor mai kulcscsere-módszert kockázatossá tesz.

Consider one of the very widely used systems today -- RSA.

Vegyük a ma széles körben használatos RSA-rendszert!

When it was invented, in 1977,

Amikor 1977-ben föltalálták,

it was estimated that it would take 40 quadrillion years

úgy ítélték meg, hogy 40 billiárd évig fog tartani

to break a 426-bit RSA key.

a 426-bites RSA kulcs föltörése.

In 1994, just 17 years later,

1994-ben, csupán 17 évvel később

the code was broken.

a kódot föltörték.

As computers have become more and more powerful,

A számítógépek teljesítményének erőteljes növelésével

we've had to use larger and larger codes.

mind hosszabb kódokat kellett használni.

Today we routinely use 2048 or 4096 bits.

Ma a 2048 vagy 4096 bitest használjuk nap mint nap.

As you can see, code makers and breakers are engaged in an ongoing battle

Kódírók s kódtörők állandó harcban állnak,

to outwit each other.

hogy túljárjanak egymás eszén.

And when quantum computers arrive in the next 10 to 15 years,

Amikor 10–15 éven belül a kvantumgépek megjelennek,

they will even more rapidly crack the complex mathematics

még gyorsabban föl fogják törni a bonyolult matematikát,

that underlies many of our encryption systems today.

amelyen számos mai titkosítási rendszer alapul.

Indeed, the quantum computer is likely to turn our present security castle

A kvantumszámítógép jelenlegi biztonságos erődítményünket

into a mere house of cards.

talán kártyavárrá változtatja.

We have to find a way to defend our castle.

Módot kell találnunk erődítményünk védelmére.

There's been a growing body of research in recent years

Az utóbbi években mind több kutatás foglalkozik azzal,

looking at using quantum effects to make encryption stronger.

hogyan lehetne kvantumhatásokkal megerősíteni a titkosítást.

And there have been some exciting breakthroughs.

Van is néhány lelkesítő áttörés.

Remember those three things important for encryption --

Idézzük föl a titkosításhoz kellő három fontos tényezőt:

high-quality keys, secure key exchange and a strong algorithm?

jó minőségű kulcs, biztonságos kulcscsere és erős algoritmus.

Well, advances in science and engineering

A tudományos-műszaki haladás

are putting two of those three elements at risk.

közülük kettőt veszélybe sodor.

First of all, those keys.

Először is, a kulcsokat.

Random numbers are the foundational building blocks of encryption keys.

A véletlen számok a titkosítás alapvető építőkövei.

But today, they're not truly random.

De ma nemigen véletlenszerűek.

Currently, we construct encryption keys

Jelenleg szoftverrel generált véletlenszám-csoportokból

from sequences of random numbers generated from software,

állítunk össze titkosító kulcsokat;

so-called pseudo-random numbers.

pszeudo-véletlen számoknak hívjuk őket.

Numbers generated by a program or a mathematical recipe

Programmal vagy matematikai képlettel generált számoknak

will have some, perhaps subtle, pattern to them.

bizonyos nehezen megfogható mintázatuk szokott lenni.

The less random the numbers are,

Minél kevésbé véletlenszerűek a számok,

or in scientific terms, the less entropy they contain,

vagy tudományosan szólva: minél kevesebb entrópiát tartalmaznak,

the easier they are to predict.

annál könnyebb őket kikövetkeztetni.

Recently, several casinos have been victims of a creative attack.

Nemrég számos kaszinó vált kreatív támadás áldozatává.

The output of slot machines was recorded over a period of time

A támadók följegyezték a félkarú rablók eredményeit,

and then analyzed.

és elemezték őket.

This allowed the cyber criminals

Ezzel lehetővé vált, hogy a kiberbűnözők visszafejtsék

to reverse engineer the pseudo-random number generator

a tárcsák pörgését vezérlő

behind the spinning wheels.

pszeudo-véletlenszám-generátort.

And allowed them, with high accuracy, to predict the spins of the wheels,

Így lehetőségük nyílt a tárcsák forgását nagy pontossággal megjósolni,

enabling them to make big financial gains.

ezáltal kiugró nyereményhez jutni.

Similar risks apply to encryption keys.

Hasonló kockázat vonatkozik a titkosító kulcsokra is.

So having a true random number generator is essential for secure encryption.

Ezért biztonságos titkosításhoz valódi véletlenszám-generátor kell.

For years, researchers have been looking at building true random number generators.

Kutatók évek óta foglalkoznak valódi véletlenszám-generátor létrehozásával,

But most designs to date are either not random enough,

de zömük nem elég véletlenszerű,

fast enough or aren't easily repeatable.

nem elég gyors vagy nem könnyen ismételhető eredményt ad.

But the quantum world is truly random.

Ám a kvantumvilág valóban véletlenszerű.

So it makes sense to take advantage of this intrinsic randomness.

Van értelme kihasználni valódi véletlenszerűségét.

Devices that can measure quantum effects

A kvantumhatást mérő készülékek

can produce an endless stream of random numbers at high speed.

nagy sebességgel képesek végtelen véletlenszám-folyamok előállítására.

Foiling all those would-be casino criminals.

kudarcra ítélve minden leendő kaszinóbűnözőt.

A select group of universities and companies around the world

A legjobb cégek és egyetemek kísérleteznek világszerte

are focused on building true random number generators.

valódi véletlenszám-generátorok létrehozásával.

At my company, our quantum random number generator

Cégemnél az első kvantumelvű véletlenszám-generátor

started life on a two meter by one meter optic table.

2*1 méteres optikai asztal volt.

We were then able to reduce it to a server-size box.

Majd képesek voltunk szerverdoboz nagyságúra csökkenteni a méretét.

Today, it's miniaturized into a PCI card that plugs into a standard computer.

Mára már PCI-kártya méretűvé csökkent, így bármely számítógéphez csatlakozik.

This is the world's fastest true random number generator.

Ez a világ leggyorsabb igazi véletlenszám-generátora.

It measures quantum effects to produce a billion random numbers per second.

Kvantumhatással másodpercenként egymilliárd véletlen számot generál.

And it's in use today to improve security

Jelenleg világszerte használják felhőszolgáltatók, bankok

at cloud providers, banks and government agencies

és kormányhivatalok

around the world.

a biztonságuk növelésére.

(Applause)

(Taps)

But even with a true random number generator,

De még igazi véletlenszám-generátorral is

we've still got the second big cyber threat:

fennáll a másik nagy kiberfenyegetettség,

the problem of secure key exchange.

a biztonságos kulcscsere gondja.

Current key exchange techniques will not stand up to a quantum computer.

A jelenlegi kulcscsere-technikák nem állják ki a kvantumgép próbáját.

The quantum solution to this problem

A kvantummegoldás

is called quantum key distribution or QKD,

a kvantum-kulcscsere, avagy QKD.

which leverages a fundamental, counterintuitive characteristic

amelynek alapja

a kvantummechanika józan észnek ellentmondó jellemzői.

of quantum mechanics.

The very act of looking at a quantum particle changes it.

Már magától a megfigyeléstől is megváltozik a kvantumrészecske.

Let me give you an example of how this works.

Mondok erre egy példát.

Consider again exchanging the code for the lock with James Bond.

Vegyük ismét, hogy a kulcskódot el akarjuk juttatni Bondhoz.

Except this time, instead of a call to give James the code,

Csakhogy ezúttal nem hívjuk föl Jameset, hogy megmondjuk a kódot,

we're going to use quantum effects on a laser to carry the code

a lézeren használjuk föl kódtovábbításra a kvantumhatást,

and send it over standard optic fiber to James.

és szabványos optikai kábelen küldjük el neki a kódot.

We assume that Dr. No is trying to hack the exchange.

Feltesszük, hogy dr. No megkísérli föltörni a kulcscserét.

Luckily, Dr. No's attempt to intercept the quantum keys while in transit

De szerencsére dr. No kísérletét, hogy útközben elcsípje a kulcsot,

will leave fingerprints that James and you can detect.

elárulja az ujjnyomata, amelyet Bond és mi is észlelünk.

This allows those intercepted keys to be discarded.

Ez lehetőséget ad az elcsípett kód kidobására.

The keys which are then retained

A megmaradt kulcsok aztán

can be used to provide very strong data protection.

nagyon erős adatvédelemre alkalmasak.

And because the security is based on the fundamental laws of physics,

Mivel a biztonság fizikai alaptörvényeken alapul,

a quantum computer, or indeed any future supercomputer

sem kvantumszámítógép, sem bármely leendő szuper gép

will not be able to break it.

nem lesz képes föltörni.

My team and I are collaborating with leading universities

Csapatom és én vezető egyetemekkel

and the defense sector

és a védelmi ágazattal működünk együtt,

to mature this exciting technology

hogy e ragyogó technikát

into the next generation of security products.

következő generációs biztonsági termékké fejlesszük.

The internet of things is heralding a hyperconnected era

A dolgok internetje hírül adja, hogy 2020-ra 25-30 milliárd

with 25 to 30 billion connected devices forecast by 2020.

hálózatosan hiper-összekapcsolt készülékre lehet számítani.

For the correct functioning of our society in an IoT world,

Hogy társadalmunk az internet világában helyesen működjön,

trust in the systems that support these connected devices is vital.

életbevágó, hogy bízhassunk az összekapcsolt rendszerekben.

We're betting that quantum technologies will be essential in providing this trust,

Lefogadom, hogy a kvantumtechnológia nélkülözhetetlen lesz e bizalomhoz,

enabling us to fully benefit from the amazing innovations

és lehetővé teszi, hogy teljes mértékben kihasználjuk az újítások előnyeit,

that are going to so enrich our lives.

amelyek életünket gazdagítani fogják.

Thank you.

Köszönöm.

(Applause)

(Taps)