Komputery kwantowe, które potrafią łamać algorytmy kryptograficzne, miałyby poważne konsekwencje dla cyberbezpieczeństwa. Chociaż mogą one pojawić się dopiero w ciągu najbliższych 5–10 lat, należy zająć się tym zagrożeniem na długo przed tym, jak piszą Lorenzo Pupillo, Valtteri Lipiäinen i Carolina Polito.
Obecnie przeżywamy rewolucję kwantową, a nowoczesna technologia pozwala nam bezpośrednio manipulować poszczególnymi układami kwantowymi i w pełni wykorzystywać zjawiska kwantowe.
Te przełomowe odkrycia umożliwiają opracowanie nowej klasy technologii opartych na mechanice kwantowej.
Technologie kwantowe mogą drastycznie zmienić świat, jaki znamy. Oczekuje się, że będą one miały pozytywny wpływ na wiele sektorów, w tym farmaceutyczny, modelowanie klimatyczne i pogodowe oraz zarządzanie portfelem finansowym.
Można je wykorzystać do symulacji molekularnej w celu modernizacji akumulatorów pojazdów elektrycznych, optymalizacji przepływu ruchu lub ulepszenia modeli generatywnych, które tworzą zbiory danych w celu usprawnienia uczenia maszynowego.
Korzyści te wynikają z zalet obliczeniowych rozwiązywania problemów w całkowicie lepszy sposób w porównaniu z tradycyjnymi komputerami.
Jednocześnie ta nowa moc obliczeniowa ma również ciemną stronę — i dlatego technologie kwantowe są istotne dla cyberbezpieczeństwa.
Chociaż technologie kwantowe mogą zwiększyć cyberbezpieczeństwo, mogą również łamać powszechnie stosowane algorytmy kryptograficzne, włamując się w ten sposób do poufnych danych.
Należy teraz zająć się przyszłym problemem
Ponieważ większość aplikacji internetowych opiera się na kryptografii w celu zagwarantowania poufności, autentyczności i integralności danych, komputery kwantowe o znaczeniu kryptograficznym (CRQC), które mogą łamać algorytmy kryptograficzne, miałyby poważne konsekwencje dla cyberbezpieczeństwa.
Komputer kwantowy składający się z zaledwie 20 milionów bitów kwantowych (smartfon średniej klasy ma setki miliardów bitów w pamięci) byłby w stanie złamać kod w ciągu ośmiu godzin, czego wykonanie najlepszym dzisiejszym superkomputerom zajęłoby biliony lat.
Obecnie komputery kwantowe są zbyt małe i podatne na błędy, aby stanowić zagrożenie — eksperci uważają, że CRQC pojawią się dopiero w ciągu najbliższych 5–10 lat, ale naprawdę staną się opłacalne dopiero w ciągu najbliższych 30 lat.
To powiedziawszy, zagrożeniu należy zająć się dużo wcześniej, z dwóch powodów. Po pierwsze, wrażliwe zaszyfrowane dane można przechowywać, a następnie odszyfrować za pomocą CRQC (tj. „włam się teraz, odszyfruj później”). Po drugie, przejście na nowe, bardziej odporne typy kryptografii zajmuje dużo czasu.
Co więcej, zaawansowana kryptografia kwantowa może zmienić zasady gry w zakresie bezpieczeństwa i prywatności, jeszcze bardziej w połączeniu z potężnymi systemami sztucznej inteligencji.
Dzięki temu połączeniu wygenerowana zostanie „kwantowa sztuczna inteligencja”, która umożliwi rozwój algorytmów kwantowego uczenia maszynowego, które będą w stanie analizować i przewidywać na podstawie dużych zbiorów danych.
Komputery kwantowe wspomagają tylko niektóre klasy problemów matematycznych, co oznacza, że nadal możliwe jest rozwinięcie kryptografii w oparciu o problemy matematyczne, które są odporne na komputery kwantowe.
Nazywa się to „kryptografią kwantową”. Pocieszające jest to, że takie rozwiązania istnieją, ale nadal istnieją przeszkody do pokonania.
Kryptografia odporna na kwanty nie jest rozwiązaniem typu „drop-in”; dlatego wymaga potencjalnie skomplikowanego przejścia. Należy również opracować standardy, zarówno dotyczące kryptografii odpornej na kwanty, jak i wielu protokołów wykorzystujących kryptografię.
Czas zdecydować, w jaki sposób technologia kwantowa może pomóc naszym społeczeństwom
Krótko mówiąc, przejście na kryptografię kwantową jest długim procesem, wymagającym starannego planowania i musi rozpocząć się na długo przed udostępnieniem CRQC. Aby ułatwić przyszłe przejście, w trakcie tego procesu należy wziąć pod uwagę elastyczność kryptograficzną.
W miarę pojawiania się technologii kwantowych musimy skorzystać z okazji, aby zdecydować, w jaki sposób technologie kwantowe mogą pomóc nam w promowaniu lepszych społeczeństw i bardziej zrównoważonej przyszłości.
To będzie skomplikowane — nie tylko kwant ewoluuje z niespotykaną dotąd szybkością, ale nasze obecne zrozumienie tej technologii, jej przypadków użycia i potencjalnych powiązań z innymi technologiami (takimi jak generatywna sztuczna inteligencja i modele wielkojęzykowe) jest wciąż dość ograniczony.
Dlatego w miarę rozwoju technologii kwantowych ważne jest promowanie odpowiedzialnego zarządzania. Niektóre ogólne zasady odpowiedzialnego kwantyfikowania mogą obejmować na przykład ochronę przed ryzykiem i angażowanie zainteresowanych stron w proces rozwoju.
Obejmuje to zajęcie się kwestiami społecznymi, takimi jak równy dostęp do tych rozwiązań, ich rozwój zgodny z zasadami etyki i poszanowanie praw człowieka.
Skoordynowana strategia europejska jest bardzo potrzebna
Gdzie wpisuje się UE? Po Chinach Europa jest światowym liderem w publicznym finansowaniu technologii kwantowych (około 10 miliardów euro od 2016 r.), pozostaje jednak w tyle za takimi krajami jak USA, jeśli chodzi o politykę sprzyjającą migracji do kryptografii kwantowej i oceny podatności na zagrożenia kwantowe.
W sprawozdaniu końcowym grupy zadaniowej CEPS ds. technologii kwantowych i cyberbezpieczeństwa podkreślono potrzebę skierowania funduszy UE na kryptografię kwantową, najlepsze praktyki w zakresie migracji systemów informatycznych i elastyczność kryptograficzną.
Podkreśla również znaczenie wczesnego przejścia na kryptografię kwantową, biorąc pod uwagę złożoność i długość procesu, oraz zaleca podejście hybrydowe w okresie przejściowym. Kładzie nacisk na skoordynowaną strategię europejską, a także współpracę międzynarodową i standaryzację.
Ponadto konieczne jest promowanie świadomości potencjalnych zagrożeń i zagrożeń stwarzanych przez technologie kwantowe, a także zajęcie się problemem niedoboru talentów w sektorze kwantowym, inwestowanie w umiejętności w zakresie bezpieczeństwa kwantowego i cyberbezpieczeństwa oraz unowocześnienie metod egzekwowania prawa, takich jak kontrola eksportu produktów podwójnego zastosowania .
W tym kontekście UE może również odegrać cenną rolę za pośrednictwem Rady ds. Handlu i Technologii UE-USA – która powołała grupę zadaniową ad hoc ds. technologii kwantowych – w ułatwianiu przejrzystości, wymiany informacji i współpracy.
Mając to wszystko na uwadze, kluczowe pytanie brzmi teraz: czy przywódcy UE wykorzystają ten moment i podejmą stojące przed nimi kwantowe wyzwanie?
