By Kenna Hughes-Castleberry objavljeno 16. septembra 2022
Izboljšana kibernetska varnost je velika prednost kvantnega računalništva, toda kako bo ta nova tehnologija pripomogla k uresničitvi tega (PC Adi Goldstein na UnSplash.com)
Medtem ko kvantni računalniki ponujajo veliko koristi, kot sta učinkovitost in bolj zapleteno reševanje problemov, je ena največjih prednosti, ki se je mnogi veselijo, izboljšanje kibernetske varnosti. Kot napovedujejo strokovnjaki, bodo ZDA porabile okoli $ 10 milijarde o kibernetski varnosti do leta 2027 bo ta industrija postajala vse bolj pomembna. Zaradi inherentne narave, kot je npr superpozicija or zapletanje, lahko kvantno računalništvo zagotovi varnost naslednje stopnje, kar bi lahko pomenilo velike premike za celotno računalniško industrijo. Mnogi so tudi zaskrbljeni, da bi ta varnost naslednje stopnje lahko povzročila več težav kot koristi, zaradi česar je razprava o kvantni kibernetski varnosti precej burna.
Trenutni procesi kibernetske varnosti
Kibernetska varnost se preprosto nanaša na zaščito občutljivih informacij v digitalnem sistemu pred izpostavljenostjo. Številni računalniki to že uporabljajo šifriranje vaje. Šifriranje deluje na podlagi algoritmov, pri klasičnem šifriranju pa obstajata dve glavni vrsti algoritmov. Ena je simetrično šifriranje, kjer se isti ključ uporablja za šifriranje in dešifriranje podatkov. V nasprotju, asimetrična enkripcija uporablja dva različna ključa, šifrirni ključ (pogosto imenovan javni ključ) in dešifrirni ključ (običajno imenovan zasebni ključ) za varno skupno rabo podatkov. Ker so ti ključi lahko sestavljeni iz naključnih števil z uporabo algoritmov, ekipe za kvantno računalništvo upajo, da bodo razvile naslednjo generacijo teh ključev. algoritmi z uporabo posebnih kvantnih lastnosti.
Vojna algoritmov
Zahvaljujoč kvantnemu zapletanje, so lahko kubiti (jedrni del kvantnega računalnika) sami po sebi povezani. To omogoča redundanco pri izmenjavi informacij, saj je mogoče poslati več zapletenih kubitov in zmanjšati količino informacij, ki se absorbirajo ali poslabšajo. Ker je zapletenost krhko stanje, jo lahko zunanji vpliv prekine ali poslabša. To pomeni, da se lahko zapleteni kubiti poslabšajo tudi, če jih prebere drug vir poleg pošiljatelja ali prejemnika, zaradi česar so informacije bolj varne. Poleg zapletanja je mogoče zagnati kvantne algoritme za ustvarjanje hitrejših šifrirnih ključev z uporabo generatorjev naključnih števil, pa tudi za hitrejše reševanje kod za dešifriranje. Ti dejavniki dajejo kvantnim računalnikom pomembno prednost pri kibernetski varnosti.
Kvantni računalniki lahko izvajajo tudi več algoritmov hkrati, zaradi česar so učinkoviti pri šifriranju in razbijanju kode z rekordnimi hitrostmi. Čeprav ima lahko ta tehnologija koristi za kibernetsko varnost, so mnogi tudi zaskrbljeni, da bo internet postal manj varen, če bodo ti računalniki bolj razširjeni, saj ti novi računalniki zlahka pokvarijo starejše varnostne algoritme. Eden od teh posameznikov je Walid Rjaibi, IBM-ov ugledni inženir in glavni tehnični direktor za varnost podatkov pri IBM. Rjaibi je skupaj z dvema drugima avtorjema napisal obsežno poročilo za IBM o prednostih in tveganjih kvantnega računalništva v kibernetski varnosti. »Kot večina v panogi sem se do zdaj osredotočal na obravnavo tveganj, ki jih kvantni računalniki predstavljajo za kibernetsko varnost,« je pojasnil Rjaibi. »Kot morda že veste, bodo lahko kvantni računalniki na neki točki v prihodnosti razbili nekatere ključne kriptografske algoritme, ki se danes uporabljajo, kot so RSA, Diffie-Hellman in drugi. Veliko dela je bilo torej vloženega v pripravo alternativnih algoritmov, ki bodo varni tudi pred napadi zlonamernih entitet, ki uporabljajo kvantne računalnike.« To ustvarja stalno vojno algoritmov, saj kvantni računalnik pokvari algoritme in je treba narediti nove, da se ohrani varnost. Druga podjetja všeč QuSecure osredotočajo na postkvantno računalniško kibernetsko varnost. Po nedavnem QuSecure Webinar, soustanovitelj in glavni izvršni direktor podjetja, Skip Sanzeri je izjavil: "Zdi se, da je grožnja vse hujša."
Mnogi, kot je Rjaibi, so zaskrbljeni, da imajo lahko tisti s temi računalniki prednost bodisi pri dekodiranju sporočil drugih bodisi pri šifriranju lastnih sporočil, ki jih le malo drugih lahko prebere, saj kvantne računalnike trenutno uporablja le nekaj izbranih. Da bi presegli to možno obdobje neenakosti, podjetja, kot KETS Quantum Security poskuša narediti to tehnologijo bolj dostopno drugim uporabnikom tehnologija integriranega čipa in prilagodljivo arhitekturo za omrežja. "KETS razvija vrhunske kvantne varnostne tehnologije, ki lahko izvajajo določene kriptografske naloge na dokazano varen način," je pojasnil izvršni direktor in soustanovitelj KETS. Chris Erven. »Poleg največje varnosti smo pionirji pri uvajanju pristopa, ki temelji na čipu, k tem rešitvam. Za stranke to pomeni, da bomo lahko znižali stroške teh sistemov v velikem obsegu (ključna ovira) ter razvili vrsto različnih faktorjev oblike, ki so manjši in jih je veliko lažje integrirati (še ena ključna ovira). .” Sistemi, kot so ti, lahko pomagajo znižati stroške te tehnologije in povečati razširjenost kvantnega šifriranja.
Postkvantno omrežje
Za tiste, ki gledajo naprej, mimo vojne algoritmov do tega, kdaj bo ta tehnologija bolj dostopna, se pojavljajo druga vprašanja. V glavnem, ko kvantno šifriranje postane naslednja raven kibernetske varnosti, kakšna je raven onkraj tega? Ker je kibernetska varnost industrija, ki se nenehno razvija (predvsem med hekerji in razvijalci), je kvantna tehnologija morda le ena faza evolucije, a morda najpomembnejša faza, ki industrijo kibernetske varnosti premakne v postkvantni svet.
Kenna Hughes-Castleberry je zaposlena pisateljica pri Inside Quantum Technology in znanstveni komunikator pri JILA (partnerstvo med Univerzo Colorado Boulder in NIST). Njeni utripi pisanja vključujejo globoko tehnologijo, metaverzum in kvantno tehnologijo.
