Глава 1170. Сложный квантовый алгоритм шифрования •
Когда квантовый чип "Уцзи" и квантовая компьютерная система управления "Тайцзи 1.0" произвели переворот в компьютерной индустрии, в Цзиньлин, в штаб-квартире научно-исследовательского института материалов Чуаньхай, собралась группа ведущих специалистов компьютерной отрасли, чья шевелюра едва покрывала треть головы.
Это была команда по информационной безопасности, сформированная под руководством академиков Фэн Дэнго и Пань Цзяньвэя, а также команда разработчиков, состоящая из сотрудников научно-исследовательских институтов материалов Чуаньхай, информационных технологий Китайской академии наук и квантовой информации и инноваций Китайской академии наук.
После того как Сюй Чуань отправил топологический квантовый чип с 255 кубитами на улицу Чанъаньцзе, в Бэйхай, вопросы интернет-безопасности и информационной безопасности стали самой неотложной задачей, требующей прорыва.
Поэтому команда, насчитывающая более двухсот человек, быстро собралась из разных уголков страны в Цзиньлин, заняв один этаж штаб-квартиры научно-исследовательского института материалов Чуаньхай в качестве временного офиса для разработки новых правил квантового шифрования.
Выбор этого места был обусловлен тем, что научно-исследовательский институт материалов Чуаньхай мог предоставить большое количество квантовых чипов "Уцзи" и соответствующее научное оборудование, что облегчало выполнение различных задач.
После того как они примерно ознакомились с ходом разработки квантового чипа "Уцзи", после обсуждения Пэн Чэнчжи, академик и главный ученый по квантовой связи Китая, прибывший из Университета науки и технологий Китая, определил конечную цель разработки квантового алгоритма шифрования на уровне 2000 квантовых битов.
Эта цель вызвала недоумение у всей команды, за исключением нескольких ведущих специалистов, знакомых с разработкой квантового чипа "Уцзи".
В конце концов, по текущим темпам развития квантовых компьютеров, квантовый алгоритм шифрования на уровне 2000 квантовых битов кажется слишком высоким, даже преувеличенным.
Несмотря на то, что стремительное развитие квантовых компьютеров представляет системную угрозу для традиционных систем шифрования, следует помнить, что в настоящее время самым мощным квантовым компьютером является квантовый компьютер "Сузуки" с 67 кубитами, разработанный Google.
Кстати, стоит отметить, что "Сузуки" уже уходит в прошлое.
Недавно научно-исследовательский институт материалов Чуаньхай представил коммерческий квантовый чип "Уцзи" версии 1.0 с 99 кубитами – это самое современное на данный момент.
Однако даже у "Уцзи" всего 99 кубитов, что на два порядка меньше 2000.
Хотя учитывать угрозу квантового компьютера с 2000 кубитами, безусловно, необходимо, начинать исследования сейчас, возможно, немного излишне пессимистично.
По мнению многих, алгоритма шифрования с 500 кубитами будет достаточно для защиты от развития квантовых компьютеров на ближайшие 3-5 лет.
Сначала разработать алгоритм шифрования, способный противостоять 500 кубитам, а затем постепенно продвигаться к уровням 1000 и 2000 кубитов.
"Об этом даже не стоит говорить."
В конференц-зале главный конструктор по разработке квантовых алгоритмов шифрования, академик Пэн Чэнчжи, окинул взглядом собравшихся и серьезно сказал:
"Наша задача – разработать алгоритм шифрования, способный противостоять сетевым атакам квантовых компьютеров с минимум 2000 кубитами."
"Надеюсь, вы все соберетесь с мыслями и предложите конструктивные идеи."
Хотя в области квантовых компьютеров в Китае этот академик Пэн не так известен, как Пан Цзяньвэй, разработавший квантовый компьютер "Цзючжан".
Но когда речь заходит об исследованиях в области квантовых алгоритмов шифрования, он, безусловно, один из лучших в стране.
Более того, в 2025 году он также принимал участие в разработке и строительстве квантового компьютера "Дзу Чунчжи-3".
Разработанная им технология обработки "квантовой выборки случайных цепей" в миллион раз быстрее, чем самый быстрый в мире суперкомпьютер.
Кроме того, он совместно с Институтом квантовых технологий Цзинаня и другими организациями впервые в мире реализовал распределение квантовых ключей в реальном времени между квантовым микро-спутником и миниатюрной мобильной наземной станцией, обеспечив безопасный обмен до 1 миллиона бит ключей во время одного прохода спутника.
Именно поэтому он был выбран в качестве научного руководителя всего проекта.
Услышав голос этого академика Пэна, в конференц-зале сразу же раздались перешептывания.
Нельзя не признать, что алгоритм шифрования, способный противостоять квантовому компьютеру с 2000 кубитами, действительно представляет собой сложную задачу.
Согласно предыдущим обсуждениям, это полностью основано на концепции гипотетического противника.
Не говоря уже о квантовом компьютере с 2000 кубитами, даже 1000 кубитов, нет, даже квантовый компьютер с 500 кубитами, почти сразу же сможет пробить существующую информационную и интернет-безопасность.
Перед квантовыми компьютерными технологиями такого уровня все существующие квантовые алгоритмы шифрования мало чем отличаются от бумаги, приклеенной к окну – их легко взломать.
В конференц-зале другой крупный специалист в области алгоритмов шифрования из Института информатики Китайской академии наук вздохнул и сказал:
"Алгоритм шифрования с 2000 кубитами... только квантическое распределение ключей (QKD) может достичь такого уровня."
"Но для этого требуются ретрансляторы или спутниковая передача, поскольку оптоволоконная передача будет ограничена из-за потерь до ста километров."
"Другие, постквантовая криптография (PQC), хотя и не требует специальных ретрансляторов или спутниковой передачи, полагается на вычислительную сложность, то есть на математические задачи, для своего завершения."
"CRYSTALS-Kyber, хотя и может быть эффективен в качестве стандартного алгоритма, зависит от сложности задач решеток, а многомерные криптографические подписи быстры, но имеют большой размер открытого ключа, и анализ их безопасности пока не является достаточным."
"Это действительно большая проблема."
Сидящий напротив, старый профессор с седыми волосами нахмурил лоб, и его морщины собрались вместе, и он сказал:
"Тогда используем гибридную систему QKD-распределения и PQC со стороны телекоммуникаций, хотя это и сложнее, но в настоящее время она может обеспечить квантовую зашифрованную связь на расстоянии около тысячи километров."
Первый, проводящий совещание, академик Пэн Чэнчжи вздохнул и посмотрел на Фань Пэнъюэ из Исследовательского института материалов Чуаньхай, сидящего справа от него, и спросил:
"Г-н Фань, вы разработали чип "Уцзи", какие у вас есть предложения и взгляды на квантовые алгоритмы шифрования и квантовую зашифрованную связь?"
Фань Пэнъюэ слегка покачал головой и сказал: "Исследовательский институт материалов Чуаньхай в основном занимается материалами, вы спрашиваете меня об этом, и у меня нет решения."
Хотя чип "Уцзи" действительно был разработан ими совместно с Институтом квантовой информации и квантических инноваций Китайской академии наук.
Но разработка чипов и решение проблем информационной безопасности – это две совершенно разные области.
Как, например, TSMC специализируется на производстве чипов, а просить TSMC разработать систему Microsoft – это абсурд.
Сидящий напротив другой исследователь из Института информатики Китайской академии наук поправил очки на переносице и сказал: "Жаль, что здесь нет академика Сюй."
Не успел он закончить фразу, но все присутствующие поняли, что имел в виду этот исследователь.
Действительно, криптография и математика имеют неразрывную теоретическую и техническую взаимозависимость.
Математика – это ядро криптографии, предоставляющее теоретическую основу для разработки алгоритмов, управления ключами и проверки безопасности.
А если говорить о математических гениях, то этот человек осмелится занять второе место, а в современном математическом мире никто не осмелится претендовать на первое.
Решив четыре проблемы тысячелетия и создав несколько новых математических дисциплин, можно сказать, что он покорил весь математический мир.
Подумав об этом, многие невольно обратили свои взгляды на Фань Пэнъюэ, сидящего сразу после академика Пэн Чэнчжи.
Исследовательский институт материалов Чуаньхай – это исследовательское учреждение, полностью созданное этим человеком, и никто из присутствующих не поверит, что этот квантовый чип не имеет к нему отношения.
Под пристальными взглядами многих Фань Пэнъюэ пожал плечами, откашлялся и сказал: "Я не имею права приглашать его, он приезжает сюда в среднем не более десяти раз в год."
Услышав это, на лицах многих появились горькие улыбки.
Хотя все присутствующие занимают высокие должности, здесь целых три академика. Но по сравнению с этим человеком, забудьте об этом, не сравнимо.
Не говоря уже о них, даже самый высокий руководитель, вероятно, не осмелится сказать, что сможет убедить его делать то, что ему неинтересно.
"Кстати, чем занимается академик Сюй в последнее время?"
Хотя в математическом мире все знают о проблеме великого объединения математики, не все об этом осведомлены.
"Похоже, он изучает великое объединение математики? Какое-то там предположение Лангландса..."
"Говорят, это как-то связано с гипотезой Римана, а это имеет большое отношение к криптографии. Безопасность алгоритма RSA зависит от неопределенности распределения простых чисел. Может быть, нам стоит изучить это? Или спросить академика Сюя, есть ли у него какие-нибудь идеи?"
"Я думаю, это хорошая идея, и указать направление тоже неплохо."
Сидящий во главе стола, увидев, что разговор снова зашел о Сюй Чуане, академик Пэн Чэнчжи откашлялся и прервал разговор.
"Ладно, не пытайтесь привлечь академика Сюя при каждой возможности. У него дел больше, чем у нас."
"Разработка алгоритма квантового шифрования, способного противостоять 2000 кубитам, – это задача, поставленная перед нами государством. Это проявление доверия к нам. Вы всегда думаете о том, чтобы обратиться к академику Сюю, когда сталкиваетесь с трудностями. Зачем тогда государство обращается к нам?"
Поняв, что его слова звучат немного критично, академик Пэн Чэнчжи немного помолчал и продолжил: "В общем, у академика Сюя есть свои дела, и мы не можем рассчитывать на него в решении всех наших проблем."
"Вернемся к теме. Если у кого-нибудь есть какие-либо идеи или предложения, высказывайте их, независимо от того, правильные они или нет."
"Как предложил старый Ван, использование гибридной системы QKD-распределения и PQC действительно можно записать в качестве резервного варианта."
"Но наша задача – разработать алгоритм шифрования, который не требует масштабной модернизации, и который, по возможности, можно использовать на существующей национальной волоконно-оптической системе связи!"
Сбивчивый разговор был возвращен в нужное русло этим академиком Пэном.
Однако, к смущению всех, после того, как тема снова вернулась к разработке квантового шифрования, вся конференц-комната погрузилась в тишину.
Если бы речь шла о разработке алгоритма, способного противостоять 500 кубитам, присутствующие могли бы подумать над решением, то алгоритм, способный противостоять 2000 кубитам, практически выходил за рамки их возможностей.
В конце концов, 500 и 2000 кубитов – это совершенно разные понятия.
Несмотря на то, что разница между пятью сотнями и двумя тысячами составляет всего один порядок, для квантового компьютера каждый дополнительный кубит, способный выполнять квантовые вычисления, приводит к экспоненциальному росту вычислительной мощности.
В конференц-зале повисла тишина.
В этот момент снаружи раздался стук в дверь, нарушив эту неловкую тишину.
Под влиянием стука в дверь почти все присутствующие посмотрели в сторону двери.
В комнату вошла молодая женщина в просторной белой рубашке.
Пока многие еще размышляли о том, кто это, Фань Пэнъюэ, сидевший рядом с главой стола, блеснул в глазах, словно что-то понял, и с улыбкой встал, быстро поздоровавшись.
"Ученица Цзясинь! Как ты здесь оказалась?"
Вошла не кто иная, как Лю Цзясинь.
Услышав это имя, большинство людей в конференц-зале тоже поняли, о ком идет речь.
Если говорить о ведущих математиках страны, отбросив его в сторону, то перед ними тоже один из лучших.
Он получил Филдсовскую премию в июле этого года за решение задачи "полиномиального алгоритма для разложения больших положительных целых чисел" в проблеме P=NP. Ему всего 28 лет.
Этот прорывной результат положил конец бесчисленным догадкам и спорам, заложив незыблемый фундамент для разработки алгоритмов, криптографии, искусственного интеллекта и даже понимания человечеством "сущности вычислений".
Помимо этого известного достижения, других больше беспокоило то, что она – подруга академика Сюй Чуаня, и, как говорят, они познакомились в Нанкинском университете.
Но что заставило всех присутствующих удивиться, так это то, как она попала внутрь?
В конце концов, исследовательский проект, связанный с квантовым шифрованием на 2000 кубитов, является строго секретным в стране.
Хотя используется площадка Института материалов Чуаньхай, охрана внизу не ослабевает.
В конце концов, здесь собрались лучшие эксперты в области информационной безопасности и криптографических алгоритмов Китая.
Если что-то пойдет не так, область информационной безопасности страны не только откатится назад, но и будет потрясена на долгое время.
Улыбнувшись собравшимся в конференц-зале, Лю Цзясинь сказала: "Академик Сюй Чуань попросил меня прийти. Он предположил, что у вас могут возникнуть трудности в вашей работе, поэтому он попросил меня принести материалы и рекомендовал меня для участия в работе над криптографическим алгоритмом на 2000 кубитов".