Radim u oblasti zaštite tajni,
a to podrazumeva vaše tajne.
Kriptografi su prva linija odbrane
u ratu koji već vekovima bukti:
ratu između tvoraca šifri
i razbijača šifri.
A radi se o ratu za informacije.
Savremeno ratište za informacije je digitalno.
I zbiva se na vašim telefonima,
kompjuterima
i internetu.
Naš posao je da stvorimo sisteme
koji šifruju vaše mejlove i brojeve kreditnih kartica,
vaše telefonske pozive i tekstovne poruke,
a to uključuje i one pikantne selfije -
(Smeh)
kako bi sve ove informacije mogle da budu dešifrovane
od strane primaoca kome su namenjene.
Sve do nedavno,
smatrali smo da smo za svagda pobedili u ovom ratu.
Trenutno svi vaši pametni telefoni koriste enkripciju
koju smo smatrali nesalomivom verujući da će tako i da ostane.
Pogrešili smo
jer stižu kvantni kompjuteri,
a oni će u potpunosti da izmene pravila igre.
Kroz istoriju, kriptografija i razbijanje šifri
su oduvek bili igra mačke i miša.
Tokom 1500-ih,
kraljica Meri od Škotske je mislila da šalje šifrovana pisma
koja jedino njeni vojnici mogu da dešifruju.
Međutim, kraljica Elizabeta od Engleske
je imala razbijače šifri koji su pomno radili.
Dešifrovali su Merina pisma,
videli da pokušava da ubije Elizabetu
i stoga su odsekli Merinu glavu.
Nekoliko vekova kasnije, u Drugom svetskom ratu,
nacisti su komunicirali upotrebom šifre Enigma,
daleko komplikovanije enkripcijske sheme koju su smatrali nesalomivom.
No, onda je dobri stari Alan Tjuring,
isti tip koji je izumeo ono što sada nazivamo modernim kompjuterom,
napravio je mašinu i koristio je da dešifruje Enigmu.
Dešifrovao je nemačke poruke
i pomogao u slamanju Hitlera i njegovog Trećeg rajha.
I tako se odvijala priča vekovima.
Kriptografi unaprede enkripciju,
a onda razbijači šifri uzvrate udarac i pronađu način da je dešifruju.
Ova ratna razmena je bila prilično tesna.
Sve do 1970-ih
kada su neki kriptografi napravili ogroman pronalazak.
Otkrili su izuzetno moćan način enkripcije
nazvan „asimetrična kriptografija”.
Nasuprot svim prethodno korišćenim metodama kroz istoriju, ova ne zahteva
da dve strane koje žele da pošalju jedna drugoj poverljive informacije
moraju da prethodno razmene tajni ključ.
Čarolija asimetrične kriptografije je u tome što nam omogućuje bezbednu vezu
s bilo kim u svetu,
bilo da smo prethodno razmenili podatke ili ne.
A obavlja to toliko brzo da vi i ja ni ne shvatamo da se dešava.
Bilo da šaljete poruku prijatelju da izađete na pivo
ili ste banka koja prebacuje milijarde dolara drugoj banci,
moderna enkripcija nam omogućuje da bezbedno šaljemo podatke
brzinom milisekundi.
Briljantna ideja zbok koje je ova magija moguća
se zasniva na teškim matematičkim problemima.
Kriptografi su suštinski zainteresovani za ono što digitroni ne mogu.
Na primer, digitroni mogu da množe bilo koja dva broja koja poželite,
bez obzira na veličinu.
No, vraćajući se na drugi način -
započinjući proizvodom a onda pitanjem:
„Koja dva broja pomnožena daju ovaj broj?” -
zapravo se radi o uistinu teškom problemu.
Ukoliko bih vam zatražio da otkrijete koji dvocifreni brojevi pomnoženi daju 851,
čak i sa digitronom,
većini ljudi u ovoj prostoriji bi bilo teško da otkriju odgovor
do kraja mog govora.
A ako malo povećam brojeve,
onda nema tog digitrona na svetu koji može to da reši.
Zapravo, čak bi najbržem superkompjuteru na svetu
trebalo više od životnog veka univerzuma
da otkrije dva broja koja pomnožena daju ovaj broj.
A ovaj problem se naziva „rastavljanjem na faktore”,
a to je baš ono što svaki vaš pametni telefon i laptop trenutno koristi
da bi vaši podaci bili bezbedni.
Radi se o osnovi savremene enkripcije.
A činjenica da ni sve kompjuterske sile na planeti zajedno ne mogu da je reše
je razlog zašto smo mi kriptografi smatrali da smo pronašli način
da za svagda budemo ispred razbijača šifri.
Možda smo postali malčice drski
jer baš kad smo pomislili da smo dobili rat,
gomila fizičara iz XX veka se pridružila zabavi
i otkrili su da zakoni univerzuma,
isti oni zakoni na kojima počiva savremena kriptografija,
nisu ono što smo mislili da jesu.
Mislili smo da jedan objekat ne može da bude na dva mesta istovremeno.
Nije tako.
Mislili smo da nije moguće da se nešto okreće u pravcu kazaljke na satu i obratno
istovremeno.
Međutim, to nije tačno.
I mislili smo da dva objekta na suprotnim stranama univerzuma,
udaljeni svetlosnim godinama jedan od drugog,
ne mogu nikako da istovremeno utiču jedan na drugog.
Opet nismo bili u pravu.
I zar se ne čini da je tako uvek u životu?
Baš kad pomislite da ste sve rešili, da je sve potaman,
gomila fizičara dođe
i otkriju da su osnovni zakoni univerzuma potpuno drugačiji
nego što ste mislili?
(Smeh)
I to sve zezne.
Vidite, u sićušnoj subatomskoj oblasti,
na nivou elektrona i protona,
klasični zakoni fizike,
koje svi znamo i volimo,
potpuno otpadaju.
A baš tu nastupaju zakoni kvantne mehanike.
U kvantnoj mehanici
elektron može istovremeno da se obrće u pravcu kazaljke na satu i obratno,
a proton može da bude na dva mesta istovremeno.
Zvuči kao naučna fantastika,
ali to je tako zbog sumanute kvantne prirode našeg univerzuma
koja se skriva od nas.
I bila je skrivena od nas sve do XX veka.
Međutim, sad kad smo je otkrili, čitav svet je u trci
da sagradi kvantni kompjuter -
kompjuter koji može da upregne ovo čudno i uvrnuto kvantno ponašanje.
To su toliko revolucionarne stvari
i toliko moćne
da će zbog njih današnji najbrži superkompjuteri
da izgledaju beskorisno.
Zapravo, za određene probleme koji su nam od velikog značaja,
današnji najbrži superkompjuter je bliži računaljci
nego kvantnom kompjuteru.
Tako je, govorim o onim drvenim stvarčicama s kuglicama.
Kvantni kompjuter može da simulira hemijske i biološke procese
koji su van domašaja naših klasičnih kompjutera.
I kao takvi, obećavaju da će da reše neke od najvećih problema naše planete.
Pomoći će nam da pobedimo svetsku glad,
da se bavimo klimatksim promenama,
da pronađemo lek za bolesti i pandemije za kojima smo do sad bezuspešno tragali,
da stvorimo nadljudsku veštačku inteligenciju
i, ono što je možda i važnije od svega ostalog,
pomoći će nam da razumemo samu prirodu univerzuma.
Međutim, s ovim izvanrednim potencijalom
ide i izvanredan rizik.
Sećate se velikih brojeva o kojima sam pre govorio?
Ne govorim o 851.
Zapravo, ukoliko neko ne može da se koncentriše
jer pokušava da otkrije činioce,
rešiću vas muka i reći ću vam da je to 23 puta 37.
(Smeh)
Govorimo o mnogo većem broju koji je išao posle.
Dok današnji najbrži superkompjuter ne bi mogao da nađe te činioce
tokom životnog veka univerzuma,
kvantni kompjuter bi sa lakoćom mogao da rastavi na činioce
daleko, daleko veće brojeve.
Kvantni kompjuter će da dešifruje svu enkripciju koju trenutno koristimo
da se zaštitimo od hakera.
I učiniće to s lakoćom.
Dozvolite da se izrazim ovako:
kad bi kvantni kompjuter bio koplje,
onda bi savremena enkripcija,
baš taj nesalomivi sistem koji nas je štitio decenijama,
bila poput štita od papirne maramice.
Svako sa pristupom kvantnom kompjuteru će da ima univerzalni ključ
da otključa sve što poželi u našem digitalnom svetu.
Mogli bi da kradu novac iz banki
i da kontrolišu ekonomije.
Mogli bi da iseku struju u bolnicama ili da ispale nuklearku.
Ili bi mogli prosto da sednu i posmatraju sve nas preko naših kamera
a da niko od nas ne zna da se to dešava.
Elementarna informaciona jedinica na svim kompjuterima na koje smo navikli,
poput ovoga,
naziva se „bit”.
Jedan bit može da bude u jednom od dva stanja:
može da bude nula ili jedinica.
Kada preko Fejs tajma razgovaram s mamom koja je na drugoj strani sveta -
ubiće me zbog ovog slajda -
(Smeh)
mi zapravo međusobno razmenjujemo duge nizove nula i jedinica
koji poskakuju od kompjutera do kompjutera, od satelita do satelita,
prenoseći naše podatke velikom brzinom.
Bitovi su trenutno veoma korisni.
Zapravo, sve što trenutno radimo s tehnologijom
dugujemo praktičnosti bita.
Međutim, počinjemo da uviđamo
da su bitovi zaista loši za simulaciju složenih molekula i čestica.
A razlog za to je, na neki način,
što subatomski procesi mogu da obavljaju dve ili više suprotnih stvari istovremeno
dok prate bizarna pravila kvantne mehanike.
U kasnom prošlom veku,
nekim izuzetno pametnim fizičarima je pala na pamet genijalna ideja
da prave kompjutere zasnovane
na prinicipima kvantne mehanike.
Elementarna informaciona jedinica kvantnog kompjutera
se naziva „kubit”,
što je u prevodu „kvantni bit”.
Umesto da ima samo dva stanja, poput nule ili jedinice,
kubit može da ima beskonačan broj stanja.
A to znači da je kubit nekakva kombinacija i nule i jedinice
istovremeno.
Ovu pojavu nazivamo „superpozicijom”.
A kada imamo dva kubita u superpoziciji,
zapravo imamo posla sa sve četiri kombinacije
nula-nula, nula-jedan, jedan-nula i jedan-jedan.
Kod tri kubita,
na delu imamo superpoziciju sa osam kobinacija
i tako dalje.
Svaki put kada dodamo samo jedan kubit, udvostručimo broj kombinacija
koje deluju u superpoziciji
istovremeno.
Kada uvećamo razmere upotrebe kubita,
možemo da imamo na delu eksponencijalan broj kombinacija
istovremeno.
A ovo samo nagoveštava moć koja počiva u kvantnim kompjuterima.
Kod savremene enkripcije,
naše tajne šifre, poput dva proizvoda tog velikog broja,
one su tek dugi nizovi nula i jedinica.
Da bi ih dešifrovao,
klasični kompjuter mora da proveri svaku kombinaciju pojedinačno,
jednu za drugom,
sve dok pronađe onu koja deluje i razbije našu enkripciju.
Međutim, sa kvantnim kompjuterom
i uz dovoljan broj kubita u superpoziciji,
možemo da izdvojimo informacije iz svih kombinacija istovremeno.
U svega nekoliko koraka,
kvantni kompjuter može da odstrani sve netačne kombinacije,
da se ustremi na tačne
i da potom otključa naše dragocene tajne.
Sad, na sumanutom kvantnom nivou,
ovde se nešto uistinu neverovatno dešava.
Konvencionalna mudrost koju poseduju mnogi vodeći fizičari -
i morate da ostanete prisebni dok ovo izgovaram -
glasi da svaku kombinaciju zapravo proverava njen lični kvantni kompjuter
unutar sopstvenog paralelnog univerzuma.
Sve ove kombinacije se nadovezuju poput talasa u bazenu.
Netačne kombinacije
se međusobno poništavaju.
A tačne kombinacije
se međusobno snaže i pojačavaju.
Pa na kraju programa kvantnog kompjutera
sve što preostaje je tačan odgovor
koji možemo da opazimo ovde u ovom univerzumu.
Sad, ukoliko vam sve ovo i nema baš smisla, bez brige.
(Smeh)
U dobrom ste društvu.
Nils Bor, jedan od pionira u ovoj oblasti
je jednom rekao da bilo ko ko razmišlja o kvantnoj mehanici,
a nije istinski zapanjen njome,
zapravo je ne razume.
(Smeh)
Međutim, jasno vam je sa čime se suočavamo
i zašto smo mi kriptografi sad na redu
da se bacimo na posao.
A moramo da budemo brzi
jer kvantni kompjuteri
već postoje u laboratorijama širom sveta.
Srećom, u ovom trenutku,
postoje u relativno malim razmerama,
još uvek suviše malim da bi razbili naše veće kriptografske šifre.
Međutim, možda nismo još dugo bezbedni.
Neki veruju da su tajne vladine agencije
već napravile jedan dovoljno velik,
samo što još nikom nisu rekle.
Neki akademici kažu da su verovatno tu za 10 godina.
Neki kažu da je izglednije za 30 godina.
Možda smatrate da, ako su kvantni kompjuteri 10 godina daleko,
da mi kartografi zasigurno imamo dovoljno vremena da shvatimo
kako da obezbedimo internet na vreme.
Međutim, nažalost nije to baš tako lako.
Čak iako zanemarimo godine koje su potrebne
da se standardizuje, pripremi, a onda pusti u rad nova tehnologija enkripcije,
na neki način, možda smo već zakasnili.
Pametni digitalni kriminalci i vladine agencije
možda već skladište naše najosetljivije šifrovane podatke
unapred iščekujući kvantnu budućnost.
Poruke stranih vođa,
ratnih generala
ili pojedinaca koji se suprotstavljaju onima na vlasti,
za sada su pod enkripcijom.
Ali čim svane dan
kada se neko dočepa kvantnog kompjutera,
moći će retroaktivno da otključaju sve iz prošlosti.
U određenim vladinim i finansijskim sektorima
ili vojnim organizacijama,
osetljivi podaci moraju da budu poverljivi 25 godina.
Dakle, ako će kvantni kompjuter zaista da postoji za 10 godina,
onda su ovi momci već 15 godina zadocnili
u zaštiti enkripcije.
Dok se mnogi naučnici širom sveta
utrkuju u pravljenju kvantnog kompjutera,
mi kriptografi hitno tragamo za novom enkripcijom
kako bismo se zaštitili na vreme.
Tragamo za novim, teškim matematičkim problemima.
Tragamo za problemima koji, baš poput faktorizacije,
mogu da se koriste na pametnim telefonima i na našim laptopovima.
Međutim, nasuprot faktorizaciji, potrebno je da problemi budu toliko teški
kako bi bili nerešivi čak i za kvantni kompjuter.
U skorije vreme, pretraživali smo znatno širu oblast matematike
tragajući za takvim problemima.
Razmatrali smo brojeve i objekte
koji su daleko egzotičniji i apstraktniji
od onih na koje smo navikli,
poput onih na našem digitronu.
I smatramo da smo otkrili neke geometrijske probleme
koji bi mogli da obave posao.
Nasuprot tim dvo- i trodimenzionalnim geometrijskim problemima
koje smo morali da rešavamo olovkom i milimetarskim papirom
u srednjoj školi,
većina ovih problema je definisana u preko 500 dimenzija.
Stoga, ne samo da ih je malčice teško nacrtati i rešiti na milimetarskom papiru,
već verujemo i da su van domašaja kvantnog kompjutera.
Dakle, iako je još rano,
ovde smeštamo naše nade dok pokušavamo da osiguramo naš digitalni svet
koji se seli u kvantnu budućnost.
Baš kao i svi drugi naučnici,
mi kriptografi smo beskrajno uzbuđeni
zbog mogućnosti da živimo u svetu zajedno sa kvantnim kompjuterima.
Mogli bi da budu velika sila na strani dobra.
Međutim, u kakvoj god tehnološkoj budućnosti živeli,
naše tajne će uvek da budu deo naše čovečnosti.
A to je vredno zaštite.
Hvala.
(Aplauz)