Jesteśmy w idealnym momencie, by w wejść jako rynek i jako państwo w rozwiązania kwantowe – mówi Michał Drogosz, prezes kwantowego startupu empiriQa. Rozmawiamy także o końcu ery obecnego szyfrowania, fizycznych kluczach przesyłanych z orbity i budowaniu polskiego ekosystemu technologii przyszłości.
Mechanika kwantowa kojarzy się z czystą nauką i laboratoriami fizyków. Czy tę wiedzę da się realnie przekuć na biznes i na niej zarobić?
Michał Drogosz: Zdecydowanie tak, a empiriQa jest tego dobrym przykładem. Aby jednak zrozumieć potencjał biznesowy, musimy spojrzeć na to, co dzieje się w świecie komputerów kwantowych. Często mówi się o nich jako o „świętym Graalu” technologii, który zmieni ludzkość dzięki niewyobrażalnej mocy obliczeniowej. Ważne jest jednak zrozumienie, że te maszyny działają zupełnie inaczej niż klasyczne komputery. Nie mówimy tu o prostym przyspieszeniu, ale o nowych algorytmach, które rozwiązują problemy nieosiągalne dla dzisiejszych procesorów.
Jednym z tych problemów jest łamanie szyfrów, które dziś uznajemy za bezpieczne.
Dokładnie. Najbardziej znanym przykładem jest algorytm Shora, który potrafi błyskawicznie dokonywać faktoryzacji liczb, czyli rozkładu na liczby pierwsze. To fundament obecnie stosowanej kryptografii, m.in. popularnego standardu RSA 2048. Dla klasycznego komputera złamanie takiego zabezpieczenia to kwestia dziesiątek tysięcy, a nawet milionów lat. Komputer kwantowy o mocy 4000 kubitów logicznych mógłby to zrobić w kilka godzin, najwyżej w jeden dzień. W tym momencie cały e-commerce, bankowość i obieg wrażliwych informacji, które znamy, przestają być bezpieczne.
Czy to zagrożenie jest już realne, skoro potężne komputery kwantowe wciąż są pieśnią przyszłości?
Obecne urządzenia to bardziej „zabawki dla naukowców” o mocy 200–300 kubitów, ale postęp jest szybki.
Szacuje się, że tzw. „Q-day”, czyli moment, w którym komputery kwantowe zaczną łamać obecne zabezpieczenia, nastąpi między 2030 a 2035 rokiem.
Istnieje jednak zjawisko harvest now, decrypt later – podmioty o wrogich zamiarach już teraz przechwytują i gromadzą zaszyfrowane dane, czekając na moment, gdy technologia pozwoli je odczytać. Musimy działać już teraz.
Jak możemy się przed tym bronić?
Mamy dwie drogi: matematykę i fizykę. Matematyka to kryptografia postkwantowa – nowe, klasyczne algorytmy odporne na algorytm Shora. Są one relatywnie łatwe do wdrożenia i w USA stają się już standardem dzięki administracji poprzedniego amerykańskiego prezydenta, Joe Bidena. Ich wadą jest jednak to, że nie dają pełnej gwarancji – być może w przyszłości powstanie inny algorytm lub komputer kwantowy, który je złamie. Druga droga, oparta na fizyce, to kwantowa dystrybucja klucza (QKD).
Na czym polega przewaga rozwiązania fizycznego?
QKD opiera się na prawach mechaniki kwantowej. Kluczem jest tutaj strumień pojedynczych fotonów przesyłany między nadawcą a odbiorcą. Ta metoda jest teoretycznie niemożliwa do złamania, ponieważ jakakolwiek próba podsłuchu – czyli „podejrzenia” fotonu – zaburza jego stan. Strony od razu widzą wzrost błędu pomiarowego i wiedzą, że klucz nie jest bezpieczny. Dodatkowo, praw fizyki nie da się oszukać poprzez klonowanie stanów kwantowych. To zabezpieczenie ostateczne.
Gdzie w tym wszystkim jest miejsce dla Pana firmy?
Jesteśmy spin-offem z laboratorium profesora Piotra Kolenderskiego na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu, gdzie zespół od 20 lat zajmuje się technologiami kwantowymi. Naszą specjalnością jest „serce” systemu, czyli źródła pojedynczych i splątanych fotonów. Mamy już na koncie dostarczenie takiego urządzenia dla komercyjnego klienta. Rozwijamy także naziemne stacje do odbioru kluczy kwantowych.
Wspomniał Pan o stacjach naziemnych, ale klucze mogą być też przesyłane z kosmosu.
To obecnie najbardziej obiecujący kierunek. Przesyłanie sygnału kwantowego światłowodem jest ograniczone do około 100 kilometrów, ponieważ sygnał zanika. Satelity pozwalają ominąć to ograniczenie. Choć mierzą się z problemem zachmurzenia, eksperci uważają, że łatwiej rozwiążemy wyzwania misji satelitarnych niż naziemnych repeaterów. empiriQa pracuje nad miniaturyzacją źródeł fotonów, tak aby mogły przetrwać start rakiety i ekstremalne warunki w próżni.
To brzmi jak ogromne wyzwanie inżynieryjne. Czy polskie firmy są w stanie zbudować taki łańcuch dostaw samodzielnie?
Potrzebujemy współpracy. W Polsce mamy świetne podmioty rozwijające detektory pojedynczych fotonów czy systemy precyzyjnego pozycjonowania satelitów. To nie jest komunikacja radiowa – musimy trafić wiązką światła z orbity prosto w teleskop na ziemi.
Wierzę, że możemy stworzyć polskie konsorcjum, które przeprowadzi pełną demonstrację przesyłu klucza z orbity. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) już realizuje takie misje, jak Eagle-1, a my chcemy być ich częścią.
Wspomniał Pan również o usługach walidacji i weryfikacji. Dlaczego to ważne?
Obecnie mamy do czynienia z szumem informacyjnym wokół technologii kwantowych. Wiele firm będzie naklejać metkę „quantum” na swoje produkty. My realizujemy dla ESA projekt opracowania metodologii sprawdzania, na ile dane urządzenie jest faktycznie kwantowe i czy jego implementacja nie posiada tzw. backdoorów.
Można przecież próbować odczytać klucz, analizując np. pobór mocy czy promieniowanie elektromagnetyczne urządzenia. Budujemy już stanowiska testowe, które potwierdzają bezpieczeństwo całego systemu.
Jaka przyszłość czeka polski sektor kwantowy? Czy można rekomendować go dziś, w obecnej fazie rozwoju, decydentom państwowym, sektora kapitałowego czy wreszcie – obszarów technologicznych w firmach? Może to nie ten czas i mogą poczekać aż na przykład wiadomo będzie co jest wspomnianym szumem, a co nie?
Jesteśmy w idealnym momencie, by w to wejść – czy to jako inwestor, czy jako firma poszukująca aplikacji, ale przede wszystkim jako państwowy mecenas budowy potęgi kwantowej Polski.
Jeśli poczekamy kolejne 5–10 lat, będziemy musieli kupować gotowe rozwiązania za ogromne pieniądze z zagranicy.
Mamy światowej klasy naukowców i osiągnięcia niewspółmiernie wysokie do nakładów. Potrzebujemy jednak narodowej strategii kwantowej, która wesprze praktyków i pionierów tej technologii. Ja wciąż wierzę, że w Polsce powstanie silny przemysł oparty na fizyce kwantowej i robię wszystko, by tak się stało.
Wywiad przeprowadzony w audycji Limes inferior w Radio Wnet.
