Kvantové počítače mohou prolomit dnešní šifrování už za pět let

Když OpenAI koncem roku 2022 pustila ChatGPT mezi běžné lidi, nikdo nepochyboval o tom, co se stalo: technologie, o které se do té doby psalo jako o vzdálené budoucnosti, najednou měla ceník a placené předplatné. Kvantové počítače si teď procházejí podobnou fází, jen pomaleji. Rozdíl je v tom, že je nikdo nepoužije k psaní e-mailů. Jejich první reálné zakázky směřují do dvou oblastí: kybernetická bezpečnost a odhalování podvodů.

Co se vlastně změnilo

Magazín Fortune v analýze z 12. listopadu popsal, že kvantové výpočty vstupují do fáze komercializace. Nejdůležitější signál je investiční: Oxford Quantum Circuits uzavřela kolo Series C, které je největším financováním kvantové firmy v Evropě. Přesnou částku Fortune nezmiňuje, ale jde o dost peněz na to, aby firma začala škálovat hardware, nikoli jen publikovat vědecké výsledky.

Posun je znát i na chování zákazníků. Banky a finanční instituce kvantové systémy nasazují na detekci podvodů a prevenci praní špinavých peněz. Další v pořadí jsou provozovatelé datových center, kteří je zkoušejí pro optimalizaci vytížení serverů. Žádný z těchto případů nevyžaduje, aby byl kvantový počítač rychlejší ve všem – stačí, že v jedné konkrétní úloze umí něco, co klasický stroj zvládá hůř.

Proč kvantový počítač počítá jinak

Klasický bit je přepínač. V daný okamžik je buď nula, nebo jednička. Qubit, tedy kvantový bit, může být v superpozici – drží obě hodnoty najednou, dokud ho nezměříte. Když máte sto qubitů, představují dohromady všech možných stavů najednou, a operace tak probíhá na všech variantách paralelně. Proto kvantový počítač prohledává obrovské prostory možností naráz, zatímco klasický je zkouší jednu po druhé.

Slabina je v tom, že qubity jsou křehké. Šum z okolí, teplota, elektromagnetické pole – to všechno stav naruší. Klasický počítač čte knihu stránku po stránce, kvantový listuje všemi stránkami naráz, jenže mu rychle začnou blednout písmena. Výkon se proto neměří v sekundách, ale v počtu kroků, které algoritmus zvládne, než ho chyba srazí.

Tisíc kroků dnes, milion za tři roky

Tady jsou konkrétní čísla, na kterých se obor shoduje. Dnešní kvantové algoritmy standardně zvládnou zhruba 1 000 kroků, než selžou kvůli chybovosti. Hranice 1 000 000 kroků bez vlivu chyb má přijít v letech 2028 až 2031. Právě tato hranice se v oboru považuje za bod, kdy kvantový počítač v konkrétních úlohách překoná klasický. V další fázi se pak počítá s miliardami až biliony kvantových operací.

Znamená to tisícínásobné zlepšení zhruba za tři roky. Pro srovnání: u velkých jazykových modelů se za stejnou dobu měnily spíš ceny a latence než samotná architektura. Kvantové počítače rostou v tom, co je pro ně nejtěžší – udržet výpočet dostatečně dlouho stabilní, aby z něj šlo něco vyčíst.

Hlídání AI agentů

Nejzajímavější část analýzy Fortune se týká umělé inteligence. Kvantové systémy totiž umí mapovat vztahy mezi daty ve vícerozměrném prostoru lépe než klasické počítače. Právě tato schopnost je klíčová pro detekci anomálií – tedy situací, kdy se něco chová jinak, než má. V praxi to znamená odhalování takzvaných rogue AI agentů, autonomních systémů, které se vymkly kontrole a jednají proti zadání.

To je téma, které se letos v oboru probírá čím dál častěji. Autonomní agenti už sami píšou kód, ovládají software a nakupují. Čím víc jich běží bez dozoru, tím těžší je poznat, který z nich se odchýlil. Kvantová detekce anomálií se proto testuje jako obranný nástroj – vrstva, která má v provozu chytit problém dřív, než napáchá škodu.

Šifrování má pět let

Nejnepříjemnější číslo se týká kryptografie. Většina dnešního zabezpečení internetu – bankovnictví, e-maily, VPN, digitální podpisy – stojí na šifrách, které klasické počítače rozlouskají jen za neprakticky dlouhou dobu. Kvantový počítač se správným algoritmem by je ale prolomil. Podle scénáře, který Fortune cituje, může tato chvíle nastat už za 5 let.

Jde o odhad, ne o jistotu. Nikdo neví, kdy přesně bude dostupný stroj s dostatkem stabilních qubitů. Důsledek je ale jasný: firmy mají začít s migrací na postkvantovou kryptografii dřív, než původně plánovaly. České banky a státní instituce tohle téma už řeší – šifry, které dnes ochraňují citlivá data, se nedají vyměnit za týden.

Evropská a česká stopa

To, že rekordní kolo uzavřela právě britská firma, není náhoda. Evropa do kvantových technologií sází jako na oblast, kde může konkurovat Spojeným státům a Číně. Evropská unie financuje kvantovou infrastrukturu přes program EuroHPC, do kterého spadá i kvantový počítač LUMI-Q, který má hostit národní superpočítačové centrum IT4Innovations v Ostravě.

Pro českého čtenáře to znamená dvě věci. Zaprvé, kvantové kapacity se budují i u nás, byť je zatím nikdo nekupuje v e-shopu. Zadruhé, přechod na postkvantové šifrování se týká každého, kdo má bankovní účet nebo firmu s citlivými daty. Nepůjde o to, jestli se kvantové počítače prosadí – ale kdy a v které úloze dřív: v obraně, nebo v útoku.