By Кенна Хьюз-Кастлберри опубликовано 16 сент. 2022 г.
Повышенная кибербезопасность — большое преимущество квантовых вычислений, но как эта новая технология поможет воплотить это в жизнь (PC Ади Гольдштейн на UnSplash.com)
Хотя квантовые компьютеры предлагают множество выгоды, таких как эффективность и более сложное решение проблем, одно из самых больших преимуществ, которого многие с нетерпением ждут, — это улучшение кибербезопасности. По прогнозам экспертов, США потратят около 10 млрд долларов США по кибербезопасности к 2027 году эта отрасль будет становиться все более актуальной. В силу врожденных свойств, таких как суперпозиция or запутанность, квантовые вычисления могут обеспечить безопасность следующего уровня, что может означать большие сдвиги для компьютерной индустрии в целом. Многие также обеспокоены тем, что этот новый уровень безопасности может принести больше проблем, чем преимуществ, что делает дискуссию о квантовой кибербезопасности довольно горячей дискуссией.
Текущие процессы кибербезопасности
Кибербезопасность просто означает защищающий конфиденциальная информация в цифровой системе от воздействия. Многие компьютеры уже делают это, используя шифрование практики. Шифрование работает на алгоритмах, и в классическом шифровании есть два основных типа алгоритмов. Один симметричное шифрование, где один и тот же ключ используется как для шифрования, так и для расшифровки данных. Наоборот, асимметричное шифрование использует два разных ключа, ключ шифрования (часто называемый открытым ключом) и ключ дешифрования (обычно называемый закрытым ключом) для безопасного обмена данными. Поскольку эти ключи могут быть созданы из случайных чисел с использованием алгоритмов, команды специалистов по квантовым вычислениям надеются разработать следующее поколение таких ключей. алгоритмы используя определенные квантовые свойства.
Война алгоритмов
Благодаря квантовому запутанность, кубиты (основной бит квантового компьютера) могут быть связаны по своей сути. Это обеспечивает избыточность при обмене информацией, поскольку можно отправлять больше запутанных кубитов и уменьшать количество информации, которая поглощается или ухудшается. Поскольку запутанность является хрупким состоянием, она может быть нарушена или ослаблена внешним воздействием. Это означает, что запутанные кубиты также могут деградировать, если их считывает какой-то другой источник, помимо отправителя или получателя, что делает информацию более безопасной. Помимо запутывания, можно запускать квантовые алгоритмы для создания более быстрых ключей шифрования с использованием генераторов случайных чисел, а также для более быстрого решения кодов дешифрования. Эти факторы дают квантовым компьютерам значительное преимущество в кибербезопасности.
Квантовые компьютеры также могут запускать несколько алгоритмов одновременно, что делает их эффективными при шифровании и взломе кодов с рекордной скоростью. Хотя эта технология может иметь преимущества для кибербезопасности, многие также обеспокоены тем, что, если эти компьютеры получат более широкое распространение, Интернет может стать менее безопасным, поскольку эти новые компьютеры легко взламывают старые алгоритмы безопасности. Одним из этих лиц является Валид Рджаиби, заслуженный инженер IBM и главный технический директор по безопасности данных в IBM. Рджаиби вместе с двумя другими авторами написал обширный отчету для IBM о преимуществах и рисках квантовых вычислений в кибербезопасности. «Как и большинство в отрасли, я до сих пор сосредоточился на устранении рисков, которые квантовые компьютеры представляют для кибербезопасности», — пояснил Рджаиби. «Как вы, возможно, уже знаете, квантовые компьютеры в какой-то момент в будущем смогут взломать некоторые ключевые криптографические алгоритмы, используемые сегодня, такие как RSA, Диффи-Хеллмана и другие. Таким образом, было проделано много работы, чтобы придумать альтернативные алгоритмы, которые будут безопасны даже против атак злоумышленников, использующих квантовые компьютеры». Это создает постоянную войну алгоритмов, поскольку алгоритмы ломаются квантовым компьютером, и для обеспечения безопасности необходимо создавать новые. Другие компании, такие как QuSecure сосредоточиться на кибербезопасности после квантовых вычислений. Согласно недавнему отчету QuSecure webinar, соучредитель и главный операционный директор компании Скип Санзери заявил: «Угроза, кажется, становится все хуже».
Многие, такие как Ржайби, обеспокоены тем, что те, у кого есть эти компьютеры, могут иметь преимущество либо в декодировании чужих сообщений, либо в шифровании своих собственных сообщений, которые мало кто может прочитать, поскольку квантовые компьютеры в настоящее время используются лишь немногими избранными. Чтобы преодолеть этот возможный период неравенства, такие компании, как КЭЦ Quantum Security пытается сделать эту технологию более доступной для других, используя интегрированная технология чипа и гибкая архитектура для сетей. «KETS разрабатывает передовые технологии квантовой безопасности, которые могут выполнять определенные криптографические задачи доказуемо безопасным образом», — пояснил генеральный директор и соучредитель KETS. Крис Эрвен. «Помимо высочайшего уровня безопасности, мы являемся пионерами в подходе к этим решениям на основе чипов. Для клиентов это означает, что мы сможем снизить стоимость этих систем в масштабе (ключевой барьер), а также разработать множество различных форм-факторов, которые меньше по размеру и гораздо легче интегрируются (еще один ключевой барьер). ». Подобные системы могут помочь снизить стоимость этой технологии и сделать квантовое шифрование более распространенным.
Постквантовая сеть
Для тех, кто смотрит в будущее, от войны алгоритмов к тому времени, когда эта технология станет более доступной, возникают другие проблемы. В основном, поскольку квантовое шифрование становится следующим уровнем кибербезопасности, какой уровень выше этого? Поскольку кибербезопасность — это отрасль, которая постоянно развивается (в основном между хакерами и разработчиками), квантовая технология может быть лишь одной фазой эволюции, но может быть самой важной фазой, переводящей индустрию кибербезопасности в постквантовый мир.
Кенна Хьюз-Кастлберри — штатный писатель Inside Quantum Technology и научный коммуникатор JILA (партнерство между Колорадским университетом в Боулдере и NIST). Ее писательские приемы включают в себя глубокие технологии, метавселенную и квантовые технологии.
