Zloglasno teški matematički problemi stoljećima čuvaju tajne naših poruka, no što ako ih netko jednoga dana riješi? Upravo taj crni scenarij motivirao je dvoje kriptografa s Američkog sveučilišta Illinois i istraživačkog instituta NTT da ponude potpuno novu obranu – onu koja se više ne oslanja na klasične „jednosmjerne funkcije“ povezane s NP problemima.
Dakshita Khurana i njezin doktorand Kabir Tomer pokazali su da se čitav arsenal kriptografskih protokola može podići na novom, kvantnom temelju. Umjesto zaključavanja podataka nizovima bitova, oni stvaraju brave i ključeve od kubita te uvode neobično građevno kamenje koje nazivaju „jednosmjernim zagonetkama“.
Klasična jednosmjerna funkcija mora zadovoljiti tri uvjeta: brzo se izračunava, teško se invertira bez ključa i lako se otključava s pravim ključem. Kod jednosmjernih zagonetki dvije prve točke stoje, ali treća – učinkovito otključavanje – izostaje. Iako zvuči beskorisno, autori su dokazali da je sama egzistencija takvog sporog algoritma dovoljna za izgradnju pouzdanih sustava za šifriranje, digitalno potpisivanje ili anonimno glasovanje.
„Samo saznanje da neki algoritam postoji, makar bio nevjerojatno spor, ispostavilo se presudnim“, istaknuo je istraživač William Kretschmer, čiji je raniji rad nadahnuo projekt.
Khurana i Tomer zatim su zagonetke usidrili u još čvršći matematički „temelj“: problem determiniranja permanenti velikih matrica. Traženje permanenti slovi za ekstremno tešku zadaću za klasična računala, a čak je i provjera rješenja iznimno zahtjevna. Pokusna mjerenja i teorijski radovi sugeriraju da bi kvantna računala tu imala odlučujuću prednost. Ako se ta pretpostavljena kvantna nadmoć formalno dokaže, nova konstrukcija dobiva sigurnosni status kakav današnja klasična kriptografija nema.
Impulsi praktičnosti ipak još čekaju laboratorije: postojeći kvantni procesori nemaju ni broj kubita ni stabilnost potrebnu da pretvore teoriju u svakodnevni alat. Unatoč tome, zajednica vidi pomak.
Kriptograf Fermi Ma naglašava da su prethodni pokušaji bili tek „dokaz koncepta“, no najnoviji rad „pokazuje put prema stvarnom svijetu bez nerealnih pretpostavki“. Drugim riječima, čak i ako se jednoga dana pronađe elegantan stroj za razbijanje najtvrđih NP oraščića, kvantna kriptografska kula koju grade Khurana i Tomer trebala bi ostati – neoštećena.