By Kenna Hughes-Castleberry geplaatst 16 sep 2022
Verbeterde cyberbeveiliging is een groot voordeel voor kwantumcomputing, maar hoe zal deze nieuwe technologie helpen om dit te realiseren (PC Adi Goldstein op UnSplash.com)
Hoewel kwantumcomputers veel bieden voordelen, zoals efficiëntie en meer gecompliceerde probleemoplossing, is een van de grootste voordelen waar velen naar uitkijken een verbetering van de cyberbeveiliging. Zoals experts voorspellen dat de VS ongeveer zal uitgeven $ 10 miljard over cyberbeveiliging tegen 2027, zal deze industrie steeds relevanter worden. Vanwege inherente aard, zoals: superpositie or verstrikking, kan kwantumcomputing beveiliging op het volgende niveau bieden, wat zou kunnen wijzen op grote verschuivingen voor de computerindustrie als geheel. Velen zijn ook bezorgd dat deze beveiliging op het volgende niveau meer problemen dan voordelen kan opleveren, waardoor de discussie over kwantum in cyberbeveiliging een nogal verhitte discussie wordt.
Huidige cyberbeveiligingsprocessen
Cybersecurity verwijst simpelweg naar: beschermen gevoelige informatie binnen een digitaal systeem tegen blootstelling. Veel computers doen dit al met behulp van encryptie praktijken. Versleuteling werkt op algoritmen en er zijn twee hoofdtypen algoritmen in klassieke versleuteling. Een is symmetrische codering, waarbij dezelfde sleutel wordt gebruikt om gegevens te coderen en te decoderen. In tegenstelling tot, asymmetrische encryptie gebruikt twee verschillende sleutels, een coderingssleutel (vaak een openbare sleutel genoemd) en een decoderingssleutel (meestal een privésleutel genoemd) om veilig gegevens te delen. Omdat deze sleutels met behulp van algoritmen uit willekeurige getallen kunnen worden gemaakt, hopen kwantumcomputerteams een volgende generatie hiervan te ontwikkelen algoritmen met behulp van specifieke kwantumeigenschappen.
Een oorlog van algoritmen
Dankzij quantum verstrikking, qubits (de kern van een kwantumcomputer) kunnen inherent met elkaar verbonden zijn. Dit zorgt voor redundantie in het delen van informatie, omdat er meer verstrengelde qubits kunnen worden verzonden en de hoeveelheid informatie die wordt geabsorbeerd of afgebroken, wordt verminderd. Omdat verstrikking een fragiele toestand is, kan deze door invloeden van buitenaf worden verbroken of verslechterd. Dit betekent dat verstrengelde qubits ook kunnen verslechteren als een andere bron ze leest naast de afzender of ontvanger, waardoor de informatie veiliger wordt. Naast verstrengeling kunnen kwantumalgoritmen worden uitgevoerd om snellere coderingssleutels te maken met behulp van generatoren voor willekeurige getallen, en om decoderingscodes sneller op te lossen. Deze factoren geven kwantumcomputers een aanzienlijk voordeel op het gebied van cyberbeveiliging.
Quantumcomputers kunnen ook meerdere algoritmen tegelijk uitvoeren, waardoor ze efficiënt kunnen coderen en coderen met recordsnelheden. Hoewel deze technologie voordelen kan hebben voor cyberbeveiliging, zijn velen ook bezorgd dat als deze computers wijdverspreid zijn, het internet minder veilig kan worden omdat oudere beveiligingsalgoritmen gemakkelijk door deze nieuwe computers kunnen worden verbroken. Een van deze personen is Walid Rjaibi, IBM Distinguished Engineer en Chief Technical Officer voor gegevensbeveiliging bij IBM. Rjaibi schreef samen met twee andere auteurs een uitgebreid verslag voor IBM over de voordelen en risico's van quantum computing in cybersecurity. "Zoals de meeste in de branche, heb ik me tot nu toe gericht op het aanpakken van de risico's van kwantumcomputers voor cyberbeveiliging", legt Rjaibi uit. "Zoals je misschien al weet, zullen kwantumcomputers op een bepaald moment in de toekomst enkele van de belangrijkste cryptografische algoritmen die tegenwoordig worden gebruikt, zoals RSA, Diffie-Hellman en andere, kunnen breken. Er is dus veel werk verzet om alternatieve algoritmen te bedenken die zelfs veilig zijn tegen aanvallen door kwaadwillende entiteiten die kwantumcomputers gebruiken.” Dit zorgt voor een constante oorlog van algoritmen, omdat algoritmen worden verbroken door een kwantumcomputer en er nieuwe moeten worden gemaakt om de veiligheid te behouden. Andere bedrijven houden van QuSecure focus op post-quantum computing cyberbeveiliging. Volgens een recente QuSecure webinar, mede-oprichter en COO van het bedrijf, Skip Sanzeri verklaarde: "De dreiging lijkt daarbuiten erger te worden."
Velen zoals Rjaibi zijn bang dat degenen met deze computers een voordeel kunnen hebben bij het decoderen van berichten van anderen, of het coderen van hun eigen berichten die maar weinig anderen kunnen lezen, aangezien kwantumcomputers momenteel slechts door een select aantal worden gebruikt. Om deze mogelijke periode van ongelijkheid te overwinnen, willen bedrijven: KETS Quantum Security probeert deze technologie toegankelijker te maken voor anderen die gebruikmaken van geïntegreerde chiptechnologie en flexibele architectuur voor netwerken. "KETS ontwikkelt geavanceerde kwantumbeveiligingstechnologieën die specifieke cryptografische taken op een aantoonbaar veilige manier kunnen uitvoeren", aldus KETS CEO en medeoprichter Chris Erven. “Naast het uiterste in beveiliging, zijn we de pioniers van het brengen van een op chips gebaseerde benadering van deze oplossingen. Wat dit voor klanten betekent, is dat we de kosten van deze systemen op schaal kunnen verlagen (een belangrijke barrière) en een verscheidenheid aan verschillende vormfactoren kunnen ontwikkelen die kleiner zijn en veel gemakkelijker te integreren (een andere belangrijke barrière) .” Dergelijke systemen kunnen helpen de kosten van deze technologie te verlagen en kwantumversleuteling wijdverbreid te maken.
Een post-kwantumnetwerk
Voor degenen die vooruitkijken, voorbij de oorlog van de algoritmen tot wanneer deze technologie toegankelijker is, zijn er andere problemen die zich voordoen. Vooral, aangezien kwantumversleuteling het volgende niveau van cyberbeveiliging wordt, wat is het niveau daarna? Aangezien cyberbeveiliging een industrie is die voortdurend evolueert (voornamelijk tussen hackers en ontwikkelaars), is kwantumtechnologie misschien maar één fase van de evolutie, maar misschien wel de belangrijkste fase, waardoor de cyberbeveiligingsindustrie naar een post-kwantumwereld verschuift.
Kenna Hughes-Castleberry is een stafschrijver bij Inside Quantum Technology en de Science Communicator bij JILA (een samenwerking tussen de University of Colorado Boulder en NIST). Haar schrijfritmes omvatten deep tech, de metaverse en kwantumtechnologie.
