#CyberMagazyn: Kwanty nie mogą być drugą AI. Polsko, odwagi!

Prof. Konrad Banaszek - profesor Uniwersytetu Warszawskiego, gdzie prowadzi badania z zakresu technologii kwantowych i fotoniki. Koordynator naukowy inicjatywy QuantERA, prowadzonej przez Narodowe Centrum Nauki. Przewodniczący Rady Klastra Q – Klastra Technologii Kwantowych. Członek korespondent Polskiej Akademii Nauk oraz Fellow Member międzynarodowego stowarzyszenia Optica.

Algorytmy kryptografii postkwantowej

Oskar Klimczuk, CyberDefence24: W zeszłym roku NIST opublikował trzy algorytmy kryptografii postkwantowej. Jestem ciekawy czy i kiedy będziemy w stanie zweryfikować ich poprawność oraz to, czy są odporne na jakieś ataki.

Prof. Konrad Banaszek: Mówiąc nieco żartobliwie - jedyna ostateczna weryfikacja to ta negatywna, gdy szyfr zostanie złamany. Bezpieczeństwo szyfrów można udowadniać na gruncie matematyki i teorii informacji, jednakże zawsze pozostają zagadnienia związane z bezpieczeństwem konkretnej implementacji, którym również należy się bardzo uważnie przyglądać. Algorytmy postkwantowe są odporne na ataki przy użyciu obecnie znanych klas algorytmów kwantowych, jednakże mogą pojawić się kolejne, bardziej skuteczne algorytmy. Mamy więc do czynienia z ciągłym wyścigiem.

Można wskazać przestarzałe algorytmy szyfrujące, których teraz nikt nie używa, dlatego że klasyczna moc obliczeniowa znacząco się powiększyła. Nie oczekiwałbym, że dojdziemy do idealnego rozwiązania, które będzie już obowiązywało do końca świata. Wyścig będzie cały czas trwał i musimy w nim brać udział.

Klaster Q - polska technologia kwantowa

A propos tego wyścigu, mógłby pan opisać czym jest Klaster Q?

W Polsce mamy niezwykle silną fizykę kwantową. Można śmiało powiedzieć, że polscy fizycy współtworzyli podwaliny technologii kwantowych. Instytucje naukowe posiadające najdłuższe tradycje i największy dorobek w tym obszarze to Uniwersytet Warszawski, Uniwersytet Gdański, Centrum Fizyki Teoretycznej PAN, Uniwersytet Jagielloński, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Politechnika Wrocławska oraz Instytut Fizyki PAN.

Wskazanie osiągnąć moich koleżanek i kolegów fizyków zajęłoby całą książkę. Może powinniśmy ją napisać, bo można mówić o polskiej szkole kwantowej, tak jak przed wojną mieliśmy matematyczną szkołę lwowsko-warszawską.
Prof. Konrad Banaszek

Międzynarodowym wyrazem uznania dla polskich kompetencji jest koordynowane przez Narodowe Centrum Nauki programu QuantERA, w ramach którego organizowane są regularne konkursy na europejskie projekty badawcze. Polscy badacze są kluczowymi i wysoko cenionymi partnerami w licznych projektach, finansowanych w ramach programu QuantERA.

W Polsce świadomość naszego potencjału jest niewielka. Co nie zmienia faktu, że  jeżeli chodzi o technologiczny wyścig kwantowy, który obecnie obejmuje już cały świat, to pozycję startową mamy bardzo silną. Tyle tylko, że teraz zasadniczym wyzwaniem staje się nie publikowanie artykułów czy prezentacja wyników na konferencjach, lecz komercjalizacja badań i wyciąganie korzyści gospodarczych.

Klaster kwantowy został pomyślany jako platforma współpracy nauki z biznesem. Członkami klastra są zarówno uczelnie, instytuty badawcze oraz małe i duże przedsiębiorstwa, które są zainteresowane rozwijaniem oraz wykorzystywaniem technologii kwantowych. Bardzo ważne jest to, że do klastra należą krajowe start-upy, które przekuwają własne pomysły w rozwiązania, które mogą być konkurencyjne w skali międzynarodowej. Członkowie klastra, zarówno akademiccy jak i przedsiębiorstwa, współpracują ze sobą w wielu projektach.

Realne wyniki oraz kwanty w smartfonach

Patrząc globalnie – środki przeznaczane na rozwój technologii kwantowych dążą do osiągania realnych wyników, czy jest to bardziej nastawienie biznesu na sukces?

Wyniki już są. Najbardziej dojrzałą technologią są kwantowe generatory liczb losowych. To znakomite rozwiązanie dla osób takich jak ja, które zawsze mają problem z wymyślaniem hasła do logowania. Kwantowe generatory liczb losowych używają nieoznaczoności kwantowej, aby ciąg losowy był niemożliwy do poznania dla osób postronnych, nawet dla producenta tego sprzętu. Jest to bardzo dojrzała technologia, używana już w Korei w smartfonach.

W smartfonach?

Tak. Warto podkreślić, że budujemy też polskie urządzenia tego typu. Jest to bardzo dobry przykład na to, jak potrzebna jest suwerenność technologiczna.

Dojrzałą technologią są systemy kwantowej dystrybucji klucza kwantowego, tzw. QKD – ang. Quantum Key Distribution. Są to rozwiązania dość drogie, jeżeli myślimy o wdrażaniu ich szeroko w sieciach teleinformatycznych oraz mają swoje ograniczenia techniczne, dlatego w ramach prac badawczo-rozwojowych opracowujemy z naszym zespołem  alternatywne rozwiązania, które dostarczają bezpieczny klucz kryptograficzny taniej i prościej niż QKD.

Kolejną ciekawą gałęzią jest metrologia kwantowa. Mamy sensory pola magnetycznego oparte o zjawiska kwantowe, które mogą znaleźć zastosowanie w medycynie. Drugie rozwiązanie, które ma bardzo obiecujące perspektywy użycia, to grawitometry kwantowe. Pozwalają one bardzo precyzyjnie zmierzyć drobne zmiany pola grawitacyjnego. Jeżeli kupuje pan działkę na terenach poprzemysłowych i chciałby pan ją zinwentaryzować, żeby dowiedzieć się, co jest pod ziemią, ale niekoniecznie przekopać się przez cały teren – wtedy taki grawitometr może znakomicie ułatwić pracę.

Bardzo praktyczne zastosowanie.

Gdybyśmy chcieli jak najszybciej dowiedzieć się, czy wroga łódź podwodna nie wpłynęła do Zatoki Gdańskiej, to pierwszą oznaką także mogą być bardzo drobne zaburzenia pola grawitacyjnego, jeśli będziemy je monitorować w czasie rzeczywistym.

Zjawiska kwantowe są tak czułe, że można też myśleć o pozycjonowaniu. W tej chwili wszyscy używamy GPS-a, ale ten system może być wyłączony przez operatora satelitów bądź zakłócony przez przeciwnika. Mając czujnik, który bardzo dobrze mierzy przyspieszenie, bylibyśmy w stanie śledzić położenie bez żadnego odniesienia na zewnątrz. To jest potencjalna technologia przyszłości, żeby móc się w stanie zlokalizować bez zewnętrznego systemu satelitów. Marynarka brytyjska rozpoczęła testy takich „kwantowych żyroskopów”.

Konieczność inwestycji

Chciałby pan podsumować naszą rozmowę?

Mój przekaz jest niezwykle prosty. Państwo musi jak najszybciej zainwestować w polskie technologie kwantowe, aby polscy badacze kwantowi mogli rozwinąć prace badawczo-rozwojowe i wdrożeniowe. Równolegle strumień kapitału powinien być skierowany do polskich firm kwantowych, żeby mogły prowadzić komercjalizację. To jest ogromna szansa dla Polski. Szansa na rozwój gospodarczy i wzmocnienie pozycji geopolitycznej. Przespanie jej miałoby negatywne konsekwencje na kolejne dekady. Sukcesu nie osiągniemy kupując za granicą prototypowe komputery kwantowe czy importując technologie szyfrowania kwantowego, które możemy wytworzyć sami.

Co się stanie, jeśli zaniedbamy technologie kwantowe? Widzimy właśnie w obszarze AI, nad czym głęboko ubolewam. W kraju inicjatywy AI walczą o przetrwanie, polscy specjaliści budują modele AI w USA, rodzime startupy szukają kapitału poza Polską, a na dokładkę zostaliśmy objęci sankcjami USA na dostawy procesorów. Wszystko dlatego, że zabrakło odwagi podejmowania decyzji „zanim AI było modne”, zanim technologia zaczęła docierać pod strzechy.
Prof. Konrad Banaszek

Dziękuję za rozmowę.

Pierwsza część rozmowy jest dostępna tutaj: Komputer kwantowy bez tajemnic. „Najbardziej wymagający eksperyment".

Serwis CyberDefence24.pl otrzymał tytuł #DigitalEUAmbassador (Ambasadora polityki cyfrowej UE). Jeśli są sprawy, które Was nurtują; pytania, na które nie znacie odpowiedzi; tematy, o których trzeba napisać – zapraszamy do kontaktu. Piszcie do nas na: [email protected]