By Kenny Hughes-Castleberry opublikowano 16 września 2022
Ulepszone cyberbezpieczeństwo to duża korzyść dla komputerów kwantowych, ale w jaki sposób ta nowa technologia pomoże to urzeczywistnić (PC Adi Goldstein na UnSplash.com)
Podczas gdy komputery kwantowe oferują wiele korzyści, takich jak wydajność i bardziej skomplikowane rozwiązywanie problemów, jedną z największych korzyści, na które wielu czeka, jest ulepszenie cyberbezpieczeństwa. Jak przewidują eksperci, Stany Zjednoczone wydadzą około $ 10 mld w zakresie cyberbezpieczeństwa do 2027 r. branża ta będzie miała coraz większe znaczenie. Ze względu na wrodzone natury, takie jak nałożenie or uwikłanie, obliczenia kwantowe mogą zapewnić bezpieczeństwo na wyższym poziomie, co może sugerować duże zmiany dla całej branży komputerowej. Wiele osób obawia się również, że to bezpieczeństwo na wyższym poziomie może przynieść więcej problemów niż korzyści, co sprawia, że dyskusja o kwantach w cyberbezpieczeństwie jest dość gorącą dyskusją.
Obecne procesy cyberbezpieczeństwa
Cyberbezpieczeństwo po prostu odnosi się do ochrony poufne informacje w systemie cyfrowym przed narażeniem. Wiele komputerów już to robi za pomocą szyfrowanie praktyki. Szyfrowanie działa na algorytmach, a w klasycznym szyfrowaniu istnieją dwa główne typy algorytmów. Jeden jest szyfrowanie symetryczne, gdzie ten sam klucz jest używany zarówno do szyfrowania, jak i odszyfrowywania danych. W przeciwieństwie, szyfrowanie asymetryczne używa dwóch różnych kluczy, klucza szyfrowania (często nazywanego kluczem publicznym) i klucza deszyfrującego (zwykle nazywanego kluczem prywatnym) do bezpiecznego udostępniania danych. Ponieważ te klucze mogą być wykonane z liczb losowych przy użyciu algorytmów, zespoły zajmujące się obliczeniami kwantowymi mają nadzieję na opracowanie nowej generacji tych kluczy. Algorytmy przy użyciu określonych właściwości kwantowych.
Wojna algorytmów
Dzięki kwantowi uwikłanie, kubity (bit rdzeniowy komputera kwantowego) mogą być z natury połączone. Pozwala to na redundancję udostępniania informacji, ponieważ można wysłać więcej splątanych kubitów i zmniejszyć ilość informacji, które są wchłaniane lub degradowane. Ponieważ splątanie jest stanem kruchym, może zostać przerwane lub zdegradowane przez wpływy zewnętrzne. Oznacza to, że splątane kubity mogą również ulec degradacji, jeśli inne źródło odczyta je poza nadawcą lub odbiorcą, dzięki czemu informacje będą bezpieczniejsze. Oprócz splątania, algorytmy kwantowe mogą być uruchamiane w celu tworzenia szybszych kluczy szyfrowania przy użyciu generatorów liczb losowych, a także szybszego rozwiązywania kodów odszyfrowywania. Czynniki te dają komputerom kwantowym znaczną przewagę w cyberbezpieczeństwie.
Komputery kwantowe mogą również uruchamiać wiele algorytmów jednocześnie, dzięki czemu są wydajne w szyfrowaniu i łamaniu kodów z rekordową szybkością. Chociaż ta technologia może przynieść korzyści dla cyberbezpieczeństwa, wielu obawia się również, że jeśli te komputery będą bardziej rozpowszechnione, Internet może stać się mniej bezpieczny, ponieważ starsze algorytmy bezpieczeństwa są łatwo łamane przez te nowe komputery. Jedną z tych osób jest Walida Rjaibiego, IBM Distinguished Engineer i dyrektor techniczny ds. bezpieczeństwa danych w IBM. Rjaibi wraz z dwoma innymi autorami napisał obszerny raport dla IBM o korzyściach i zagrożeniach związanych z obliczeniami kwantowymi w cyberbezpieczeństwie. „Podobnie jak większość w branży, do tej pory skupiałem się na rozwiązywaniu zagrożeń, jakie komputery kwantowe stanowią dla cyberbezpieczeństwa” – wyjaśnił Rjaibi. „Jak być może już wiesz, komputery kwantowe będą w stanie w pewnym momencie w przyszłości złamać niektóre kluczowe algorytmy kryptograficzne używane obecnie, takie jak RSA, Diffie-Hellman i inne. Wiele pracy włożono więc w opracowanie alternatywnych algorytmów, które będą bezpieczne nawet przed atakami złośliwych podmiotów wykorzystujących komputery kwantowe”. Powoduje to ciągłą wojnę algorytmów, ponieważ algorytmy są łamane przez komputer kwantowy i muszą być tworzone nowe, aby zachować bezpieczeństwo. Inne firmy takie jak QuSecure skupić się na cyberbezpieczeństwie po obliczeniach kwantowych. Według niedawnego QuSecure Webinar, współzałożyciel i dyrektor operacyjny firmy, Skip Sanzeri, stwierdził: „Zagrożenie wydaje się narastać”.
Wielu, takich jak Rjaibi, obawia się, że osoby z tymi komputerami mogą mieć przewagę w dekodowaniu wiadomości innych lub szyfrowaniu własnych wiadomości, które niewielu innych może odczytać, ponieważ komputery kwantowe są obecnie używane tylko przez nielicznych. Aby przezwyciężyć ten możliwy okres nierówności, firmy lubią ket Quantum Security stara się, aby ta technologia była bardziej dostępna dla innych użytkowników zintegrowana technologia chipowa i elastyczna architektura sieci. „KETS opracowuje najnowocześniejsze technologie bezpieczeństwa kwantowego, które mogą wykonywać określone zadania kryptograficzne w potwierdzony bezpieczny sposób” – wyjaśnił dyrektor generalny i współzałożyciel KETS Chrisa Ervena. „Oprócz najwyższego poziomu bezpieczeństwa, jesteśmy pionierami we wprowadzaniu do tych rozwiązań podejścia opartego na chipach. Oznacza to dla klientów to, że będziemy w stanie obniżyć koszty tych systemów na dużą skalę (kluczowa bariera), a także opracować szereg różnych współczynników kształtu, które są mniejsze i znacznie łatwiej zintegrowane (kolejna kluczowa bariera) ”. Takie systemy mogą pomóc w obniżeniu kosztów tej technologii i upowszechnieniu szyfrowania kwantowego.
Sieć post-kwantowa
Dla tych, którzy patrzą w przyszłość, po wojnie o algorytmy, kiedy ta technologia jest bardziej dostępna, pojawiają się inne problemy. Głównie, ponieważ szyfrowanie kwantowe staje się kolejnym poziomem cyberbezpieczeństwa, jaki jest poziom poza tym? Ponieważ cyberbezpieczeństwo to branża, która stale ewoluuje (głównie między hakerami i programistami), technologia kwantowa może być tylko jedną z faz ewolucji, ale może być najważniejszą fazą, przenosząc branżę cyberbezpieczeństwa w świat post-kwantowy.
Kenna Hughes-Castleberry jest pisarzem personelu w Inside Quantum Technology i Science Communicator w JILA (partnerstwo między University of Colorado Boulder i NIST). Jej pisarskie bity obejmują deep tech, metaverse i technologię kwantową.
