Недавно в PNAS была опубликована статья, в которой команда исследователей из Бостонского университета, а также Корнелльского университета и Университета Центральной Флориды представила новый подход к защите данных. В основе метода — физические принципы и современные криптографические технологии, которые позволят надежно хранить и обрабатывать данные даже в условиях угроз со стороны квантовых компьютеров.
Квантовые вычисления используют свойства частиц, такие как суперпозиция, когда частица находится сразу в нескольких состояниях, и запутанность — связь между частицами на расстоянии. Эти эффекты дают квантовым компьютерам огромную вычислительную мощность, способность за несколько секунд решить задачи, на которые классическим машинам понадобятся тысячи лет. Одной из таких задач является взлом алгоритма RSA-2048, который лежит в основе современного шифрования интернета.
Новая схема, получившая название Encrypted Operator Computing (EOC), позволяет выполнять вычисления напрямую на зашифрованных данных без необходимости их расшифровки. Это важно для обработки конфиденциальных данных, например, в медицине или облачных сервисах, где раскрытие информации неприемлемо.
Авторы статьи подчеркивают, что их подход основан на идеях термодинамики — науки о тепле и энергии. Они связывают сложность вычислений с энтропией, которая описывает уровень случайности системы. Такая концепция позволяет «запутывать» вычислительные схемы, чтобы скрыть их внутреннюю структуру и предотвратить обратное проектирование программ.
Пока ученые работают над новыми методами защиты данных, в России физики уже сделали важный шаг, объединив квантовые вычисления и машинное обучение для решения прикладных задач. Об этом вы можете подробнее узнать в этой статье.