הטכנולוגיה שתגן על ישראל מהקוונטום
סטארטאפים ישראלים מפתחים טכנולוגיית הצפנה קוונטית, שתהיה עמידה בפני כל ניסיון פיצוח, אפילו באמצעות מחשב קוונטי. במרוץ העולמי לפיתוח מחשב קוונטי ישראל כבר הפסידה, אבל אם יגיע מחשב כזה לגורמים עוינים לישראל - ההצפנה הקוונטית תהיה ההגנה היחידה על המידע הסודי ביותר
המתמטיקאי הבריטי אלן טיורינג , אבי מדעי המחשב והבינה המלאכותית, היה אחראי לאחת המשימות הסודיות והמכריעות ביותר במלחמת העולם השנייה: פיצוח הקוד של מכונת ההצפנה המכנית הגרמנית “אניגמה”. הצוות שלו הצליח לבצע את המשימה באמצעות המחשב האלקטרוני הראשון בעולם – ה"קולוסוס” – שפיצח את האניגמה והביא להכרעה במלחמה. מלחמת הצופנים נמשכת עד היום: ההצפנה הולכת ונעשית מתוחכמת וכמותה גם הכלים לפיצוחה. אבל עכשיו, יתכן שנכנס לזירה גורם חדש, משנה משחק – הצפנה קוונטית, מושלמת, שלא ניתן לפצחה – ויכול להיות שמדענים ישראלים נמצאים מאחוריה.
הצפנה היא תנאי הכרחי בעידן המודרני. הדואר האלקטרוני שלנו מוצפן, התיקים הרפואיים בבתי חולים מוצפנים, העברות הכספים בין בנקים בעולם מוצפנות. ההצפנה החזקה ביותר מאפיינת מערכות צבא ומודיעין, שתחת חסותה מעבירות מידע אסטרטגי וטקטי שאסור שייפול בידי האויב. פרופ’ עדי שמיר
הישראלי ושותפיו מארה"ב זכו בתהילת עולם (ואף זכו בפרס טיורינג) על פיתוח שיטת ההצפנה העוצמתית RSA, רק כדי לגלות כמה שנים אחר כך, שהמודיעין הבריטי והסוכנות לבטחון לאומי
(NSA) האמריקאית כבר השתמשו בשיטה עשרים שנים קודם לכן ורק הסתירו את זה כנכס בטחוני מסווג.
כדי להצפין מסרים כך שלא ניתן יהיה לפענחם משתמשים במחשבים רבי-עוצמה. בשנות ה-80 הממשל האמריקאי אסר על יצוא מחשבי-על, החזקים ביותר בזמנם, לישראל, אולי מחשש שישמשו להצפנה שה-NSA לא יוכל לפענח. 40 שנה חלפו ועכשיו המחשבים הקוונטיים בפתח, עם יכולת שמאפילה על כל מחשב שהיכרנו עד היום. פיצוח הצפנת RSA של הצבא האמריקאי, למשל, משימה באורך חיי היקום עבור מחשב רגיל, היא עניין של מה בכך עבור מחשב קוונטי.
בינתיים מדברים על מחשבים קוונטיים בלשון עתיד. הממשל הסיני מפתח אותם במרץ, יש גם פרויקט אירופאי אבל ההתקדמות המשמעותית ביותר נעשית על ידי חברות פרטיות אמריקאיות, בראשן גוגל, יבמ ו-D-Wave. ישראל לא נמצאת בזירה הזו.
בריאיון ל-ynet לאחרונה אמר ג’ונתן דאולינג, אחד ממדעני הקוונטום המובילים בעולם, שפיתוח מחשב קוונטי ישראלי עשוי להיות משימה חשובה, אבל הרבה לפני כן על ישראל לדאוג מהאפשרות, שמחשב קוונטי כזה יגיע לידי אחד מאויביה, מה שיהפוך את צה"ל, השב"כ והמוסד לשקופים לחלוטין בפניהם. "הדבר הכי חשוב הוא קודם כל להצפין את המידע שלכם באמצעות הצפנת קוונטום. כך זה לא ישנה מי יפתח את המחשב הקוונטי ראשון, ישראל תהיה בטוחה”, אמר דאולינג.
לא רק האיראנים, גם ארגוני ביון מערביים, ה-NSA בראשם, צריכים להטריד אותנו. העובדה שה-NSA אוספים את כל התשדורות בעולם כבר נחשפה, מידע שחלקו לפחות מוצפן ולכן לא נגיש להם. עכשיו ה-NSA גם רכש מחשבים בעלי יכולת קוונטית, וייתכן שממש בקרוב הם יוכלו לפענח כל מידע, כולל מידע מסווג ישראלי.
יש פיתרון אחד שיכול למנוע את הפריצה למערכות הביטחון הישראליות: יכולת הצפנה קוונטית, יכולת הצפנה שאפילו מחשב קוונטי לא יוכל להתגבר עליה. ובניגוד למחשבים קוונטיים שנמצאים עדיין בחיתוליהם, יכולת הצפנה קוונטית כבר קיימת וחברות ישראליות עשויות להיות המובילות של השוק העולמי בתחום זה.
אקראיות היא המפתח
הכירו את חברת דיפנדר סייבר טכנולוגיות (Defender Cyber Technologies), שמפתחת טכנולוגיית הצפנה קוונטית. לדברי החברה, מדובר בהצפנה כל כך חזקה, שגם מחשב קוונטי כשייכנס לשימוש, לא יוכל לפצח את ההצפנה. יש כמובן יומרה מסויימת בהצהרה שכזו, במיוחד בתחום שמאפייניו עוד לא נחקרו ונבחנו. מכל מקום מומחים שעמם שוחחנו מעריכים שמאחורי ההצהרות נמצאת טכנולוגיה עם פוטנציאל משמעותי, שנדרשת עדיין להוכיח את עצמה.
דיפנדר הוקמה ב-2015 על ידי דורון סולומון, המשמש מנהל הטכנולוגיה ומריה סולומון, מנהלת תחום ההצפנות, ואליהם הצטרפו אריק מבורך המשמש כמנכ"ל החברה, ויוחנן דנינו, לשעבר מפכ”ל המשטרה, המשמש בתפקיד יו"ר החברה. שלושת הראשונים מגיעים מתחומי הביטחון שהשתיקה יפה להם. עבור דנינו, המשמש גם כיו"ר חברת הקנאביס טוגדר פארמה, יו"ר חברת הסייבר Cyberd ויועץ לחברות סייבר נוספות, טכנולוגיית ההצפנה החדשנית עשוייה להתגלות כסינרגטית להפליא לשלל עיסוקיו.
מאז הוקמה החברה היא עסקה בפיתוח הטכנולוגיה מתחת לרדאר, הן מחשש ממתחרים עסקיים אבל גם מחשש להתערבות של רשויות המדינה, שהרי מדובר ביכולת פוטנציאלית אסטרטגית. כך למשל, הפטנטים של החברה נרשמו בארה"ב תוך תקווה שהרשויות האמריקאיות לא יגלו עניין יתר. אם הכל יתקדם כמתוכנן, הרשויות בישראל יבינו בקרוב שהטכנולוגיה של החברה היא אמצעי חיוני מבחינתן.
"מה שדיפנדר עושה, זה ליישם את כל תורת ההצפנה הקוונטית מאלף ועד תו", אומר מבורך, "מה שיש היום בשוק אלה חברות סיניות או אמריקאיות שלא עומדות בסטנדרטים האלה. הן מייצרות מערכות לא אידאליות בצורת המימוש שלהן, מה שמאפשר פריצה שלהן בשיטת Man in the Middle. זו הבעיה שכולם מתמודדים איתה".
הפתרון של דיפנדר מורכב ממספר שכבות טכנולוגיות, שבליבן אלגוריתם ההצפנה המיתולוגי "פנקס חד פעמי" (One Time Pass). הרבה שנים הוא נחשב אלגוריתם תיאורטי, בעל סודיות מושלמת, אך מסורבל וקשה לשימוש. סוכנים אמריקאיים ורוסיים היו יוצאים לוושינגטון ומוסקבה כדי למסור ידנית את מפתח ההצפנה לכל הודעה. תחנות רדיו מסתוריות בעולם, המכונות "תחנות המספרים", משדרות עד היום בגלים קצרים קודים מספריים למרגלים עלומי שם, שמשתמשים בהם לפיענוח תשדורות שקיבלו.
עכשיו הגיע תור הקוונטום ואיתו האפשרות הסבירה, ששיטת ההצפנה המושלמת הופכת לכלי עבודה. דיפנדר היא מהחלוצות ליישם מעשית את השיטה, באמצעות הצפנה קוונטית, אחת התורות המסובכות שהמדע פיתח, שמבטיחה שגם אויב בעל כוח מיחשוב אינסופי לא יוכל לפצח אותה. בניגוד לשיטות ההצפנה הקיימות, שמבוססות על חישובים מתמטיים ולכן ניתנות לפריצה באמצעות מחשב חזק דיו, הצפנה קוונטית מבוססת על פיזיקה קוונטית, שביסודה אי-ודאות ואקראיות. כדי ליישם אותה צריך אלגוריתם חזק כמו הפנקס החד פעמי אבל גם אלקטרוניקה מסוג חדש שכוללת סינכרון מדוייק ו"הטלת מטבע קוונטית” – כלומר אקראיות אמיתית.
האקראיות היא תנאי קריטי להצפנה קוונטית. מחשבים רגילים לא יכולים לייצר מספר אקראי באמת ולכן ההצפנה שלהם בעלת פרצות. כאן בדיוק משתלב השבב, שמפתחים במעבדה של פרופ' אמיר אברמוביץ’ מאוניברסיטת אריאל. קוראים לו "מחולל מספר אקראי אמיתי" (TRNG), והוא הסיבה למה הטכנולוגיה של דיפנדר עשוייה לטלטל את עולם ההצפנה. “השבב שלנו יכול לייצר מספרים אקראיים, שעומדים בתקן של NIST, מכון התקנים האמריקאי. הם הגדירו 16 בדיקות לאקראיות ונורא קשה לייצר את זה כי צריך לחקות תהליך של הטבע ב-100 אחוז”, אומר אברמוביץ’. לדבריו, טכנולוגיות TRNG שפותחו עד היום סובלות מעלות גבוהה ומקצב עבודה איטי, ולכן לא מאפשרות הצפנה של תקשורת מחשבים מהירה. הוא גם מטיל ספק במידת האקראיות שלהן: "ביום טוב הם אולי יעברו את המבחנים של NIST וגם אז זה לא אומר שהתוצאה באמת רנדומלית".
מבורך מדגיש שמחולל האקראיות הוא רק חלק משורה של תנאים להשגת הצפנה קוונטית: "אתה חייב מחולל מספר אקראי אמיתי, ואתה חייב לעשות אימות בצורה נכונה, כי בלי כל השלבים האלה המערכת ניתנת לפריצה". לדבריו, בשלב הראשון החברה יוצאת עם מוצר הצפנה ל-VPN, צינור הגישה מרחוק של עובדים למחשבי החברה, והבטן הרכה שלה שמאפשרת לא פעם חדירה. “הטכנולוגיה שלנו מאפשרת למשתמש להוריד הגנה ההוליסטית מהשרת או מהענן, וכך לנטרל את כל התקפות הכופר, כל הפריצות, כל הריגולים, החשיפות של סנואדן, האימיילים של הילרי קלינטון”.
לדבריו המוצר העיקרי של החברה יצא לשוק בעוד כשנה: "זו הפלטפורמה הגדולה השלנו, שפשוט תשנה את סדרי העולם. הרבה דברים שאתה מכיר היום לא יהיו רלוונטים בעולם החדש ולא מעט מוצרים בשוק האבטחה פשוט יעלמו מהנוף. יש כבר גוף ביטחוני בישראל שישבנו איתם והם הודו שזה משנה את כל התפיסה. אז כשראינו את הכתבה ב-ynet (הריאיון עם פרופ’ דאולינג - ט.ש) אמרנו ‘זהו, צריך לצאת’".
כניסה משמעותית לשוק
חברת דיפנדר היא אחת מחברות הסטארט-אפ הבודדות בישראל שמפתחות טכנולוגיה קוונטית. חברות ותיקות כמו אקיוביט, התעשייה האווירית ו רפאל מפתחות טכנולוגיות שקשורות בקוונטום ואילו באוניברסיטאות נעשה מחקר בסיסי בתחומי קוונטום שונים. חברות סטארט-אפ בתחומי הקוונטום יש אך מעט. באתר סטארט-אפ ניישן סנטרל (SNC), מוזכרות בסך הכל שלוש כאלה. דיפנדר, שעבדה עד כה מתחת לרדאר, אפילו לא נמצאת שם עדיין.
חברת קוונטום מאשינס (Quantum Machines) שהוקמה ב-2018 על ידי ד"ר איתמר סיון, ד"ר יונתן כהן וד"ר נסים אופק, זכתה לכותרות גדולות בתקשורת בחודש שעבר כשגייסה 17.5 מיליון דולר בהובלה של היזם והמשקיע אביגדור וילנץ. הטכנולוגיה של החברה נועדה לספק מערך בקרה למחשב קוונטי, שייעל את השימוש בו ויאפשר תקשורת מול מחשבים רגילים.
חברת קוונטום ליפ (QuantumLeap) שהוקמה השנה על ידי סשה טבק ויאן וינטר, היא חברה קטנה וצנועה עם מטרה שאפתנית ביותר: פיתוח מחשב קוונטי שלם, מבוסס על גישה טופולוגית מתמטית. הגישה הזו עשוייה להיות חסינה לשגיאות הרבות שנוצרות במחשבים הקוונטיים שמפותחים בטכנולוגיות אחרות, המכשול העיקרי שמעכב את כניסתם לשוק של המחשבים הקוונטיים של גוגל, יבמ וחברות נוספות.
חברת נוספת, קלאסיק-קיו (ClassiQ) מתחילה לפעול כעת במסגרת אקסלרטור איגנייט של אינטל. החברה מפתחת טכנולוגיה לכתיבת תוכנה למחשבים קוונטיים, אחד האתגרים הגדולים בנקודת הזמן הנוכחית.
חברה נוספת פועלת בתחום הקריטי של ההצפנה הקוונטית, בדומה לדיפנדר: חברת קוונט-אלאר (QuantLR), שמפתחת הצפנה של תקשורת מחשבים על סיב אופטי בין שתי נקודות. קוונט-אלאר הוקמה על בסיס מחקרים באוניברסיטה העברית, על ידי פרופ' חגי איזנברג ממכון רקח לפיסיקה ויניר פרבר. בתחילת השנה נכנס שלומי כהן לתפקיד מנכ”ל קוונט-אלאר והוא משוכנע שהחברה עומדת להיות מובילה עולמית בהצפנת תקשורת. "בחודשים האחרונים הקדמנו את לוחות הזמנים ויש לנו אב-טיפוס עובד", הוא אומר, "היתה לנו פריצת דרך עם חברת תקשורת בישראל והראנו בפעם הראשונה שאפשר להעביר מידע מוצפן בטכנולוגיה קוונטית על תשתית תקשורת מסחרית קיימת. זו היתה פריצת דרך מאוד משמעותית".
הטכנולוגיה שפיתח פרופ’ אייזנברג מתבססת על פרוטוקול הצפנה שונה מדיפנדר, המכונה "החלפת מפתחות קוונטיים" (QKD) ועל מחולל מספר אקראי של חברה חיצונית. "כל הדיבור על איזו הצפנה עמידה ואיזו לא הוא דברי הבל כי אפשר לייצר את זה גם במערכות הרבה יותר פשוטות ובלי קוונטים", אומר אייזנברג, "זה נכון שאתה צריך מספרים אקראיים אבל זו לא הנקודה שאותה פורץ המחשב הקוונטי. הוא פורץ את הצפנת ה-RSA. אז עכשיו יש מאמץ לכתוב אלגוריתמים חדשים של הצפנה אבל אין הוכחה שמחשב קוונטי לא יכול לפרוץ אותם כי אף אחד עוד לא ניסה".
שלומי כהן אומר כי קוונט-אלאר עמדה לפני כניסה משמעותית לשוק העולמי כשהתחיל משבר הקורונה והוא אופטימי: "אנחנו נמצאים בתקופה נהדרת בפיתוח שלנו. אנחנו נהיה חברה מובילה בעולם בתחום כי כל הטכנולוגיה שפיתחנו היא בת השגה, היא אינה תקשורת קוונטום יקרה והיא אינה דורשת להחליף את תשתית התקשורת של הלקוח". הלקוחות הפוטנציאליים הם חברות פיננסיות שרוצות לאבטח את העברות הכספים שלהן, מרכזי נתונים שמעבירים כמויות אדירות של מידע בין אתרים וגופי תשתיות כולל ספקיות תקשורת של הדור החמישי עתיר הנתונים.
פרויקט לאומי
אין הרבה תחומי טכנולוגיה והייטק שמשולבים בצורה כה הדוקה עם שיקולי ביטחון בינלאומיים ומאזן אסטרטגי. המחשבים הקוונטיים יהפכו בתוך כמה שנים את כולנו לחשופים בפני מי שמפעיל אותם. צבא שיחזיק במערכת פריצה קוונטית ידע הכל על התוכניות של אוייביו. המלחמה הוכרעה עוד לפני שהתחילה. מכיוון שלישראל לא יהיה מחשב קוונטי בעתיד הנראה לעין, גם לא בחסות ארה"ב שהראתה בעבר שאינה חולקת עם ישראל אמצעים אסטרטגיים כאלה, ההגנה היחידה שתהיה לישראל היא הצפנה קוונטית.
פרופ' דאולינג אמר שדווקא סין צריכה להיות מקור הדאגה העיקרי שכן בתוך חמש שנים הם יוכלו לפרוץ לכל מערכות ההגנה בארה"ב או בישראל.
מכל מקום, חברות כמו דיפנדר וקואנט-אלאר ממחישות שהיכולת המדעית-מחקרית ובוודאי היכולת הטכנולוגית, לפתח הצפנה קוונטית, קיימות בישראל. השאלה שנותרת היא מידת החשיבות שמקבלי ההחלטות נותנים לתחום. באחת החברות מספרים כי כשניסו להציג לפני מספר שנים את יכולות ההצפנה שלהם במשרד הביטחון – הם נידחו בחוסר עניין.
כעת יש סיבה להניח שהדברים ישתנו. בחודש דצמבר האחרון המליצה הוועדה לקידום הפרויקט הלאומי הקוונטי לממשלה על הקצאת תקציב של 1.25 מיליארד לפיתוח טכנולוגיות קוונטיות. בדו"ח שלה מציינת הוועדה כי מדינות שונות בעולם מקדמות פרוייקטים בתחום הקוונטום לפיתוח אמצעים מסווגים שנוגעים לענייני ביטחון לאומי. במשרד הביטחון פועלת תוכנית קוונטום ולבחינת התחום נכנסו גם פורום תל"מ (תשתיות לאומיות למחקר ופיתוח) של האקדמיה הלאומית למדעים והוועדה לקידום הבינה המלאכותי והוקם מאגד של רשות החדשנות בו שותפים מפא"ת של משרד הביטחון חברות הייטק וגופי אקדמיה.
