Un computer quantistico da 133 qubit ha rotto una chiave crittografica da 5 bit con l'algoritmo di Shor

L'algoritmo di Shor fu ideato da Peter Shor nel 1994 ed è diventato una delle forze propulsive dietro lo sviluppo dei computer quantistici, o quantomeno una delle sue conseguenze più note. Alcuni ricercatori dell'Arizona State University hanno ora impiegato un algoritmo di Shor modificato per ottenere con successo la chiave di un cifrario a curve ellittiche da 5 bit usando un computer quantistico IBM da 133 qubit.

L'algoritmo di Shor funziona anche nella pratica

L'esperimento dei ricercatori, guidati da Steve Tippeconnic, è riuscito nell'intento di trovare la chiave crittografica di un cifrario a curve ellittiche: si tratta di un sistema crittografico che sfrutta le caratteristiche di alcune funzioni, le curve ellittiche per l'appunto, che le rende ideali per implementare un protocollo a chiave pubblica. Ciò significa che le curve ellittiche vengono usate per cifrare dati in modo tale che sia presente una chiave pubblica e una chiave privata; i dati cifrati con la chiave pubblica possono essere decifrati solo con quella privata e viceversa.

La conseguenza di ciò è che chiunque può cifrare dei dati usando la chiave pubblica, ma solo chi ha la chiave privata può decifrarli, il che significa che solo il destinatario corretto può accedervi; al contrario, solo i dati cifrati con la chiave privata possono essere decifrati con quella pubblica, il che significa che tali dati possono provenire solo dal mittente legittimo.

Il vantaggio dei sistemi a curve ellittiche sta nel fatto che richiedono chiavi con un numero di bit di un ordine di grandezza inferiore per offrire lo stesso livello di sicurezza rispetto a sistemi alternativi, come ad esempio RSA.

La nuova ricerca (accessibile qui) ha usato un computer quantistico dotato del processore IBM Heron a 133 qubit per violare un sistema crittografico a curve ellittiche con una chiave da 5 bit. Il risultato è significativo per due motivi: il primo è che viene dimostrata l'applicabilità pratica dell'algoritmo di Shor anche sui computer quantistici cosiddetti "NISQ" (Noisy Intermediate Scale Quantum Computers, ovvero "computer quantistici rumorosi di scala intermedia"), il secondo è che l'algoritmo ha impiegato un circuito con una profondità di 67.000 strati, che è un risultato estremamente significativo proprio per via dell'esecuzione su un dispositivo altamente soggetto al rumore e, dunque, agli errori.

Le curve ellittiche attualmente in uso impiegano chiavi da 200 o 300 bit, e dunque questo attacco non rappresenta in alcun modo un pericolo per i sistemi crittografici odierni. Tuttavia, questo studio sottolinea ancora una volta come sarà necessario passare in breve tempo alla crittografia post-quantistica per proteggere i sistemi e le informazioni dagli attacchi dei futuri sistemi quantistici.