By Kenna Hughes-Castleberry postat 16 september 2022
Förbättrad cybersäkerhet är en stor fördel för kvantberäkningar, men hur kommer denna nya teknik att bidra till att göra detta till verklighet (PC Adi Goldstein på UnSplash.com)
Medan kvantdatorer erbjuder många förmåner, som effektivitet och mer komplicerad problemlösning, en av de största fördelarna som många ser fram emot är en förbättring av cybersäkerheten. Som experter förutspår att USA kommer att spendera runt $ 10 miljarder om cybersäkerhet till 2027 kommer denna bransch att bli allt mer relevant. På grund av inneboende naturer, som t.ex överlagring or intrassling, kan kvantdatorer ge säkerhet på nästa nivå, vilket kan tyda på stora förändringar för datorbranschen som helhet. Många är också oroliga för att denna nästa nivå säkerhet kan ge fler problem än fördelar, vilket gör diskussionen om kvant i cybersäkerhet till en ganska hetsig diskussion.
Aktuella cybersäkerhetsprocesser
Cybersäkerhet syftar helt enkelt på skydda känslig information i ett digitalt system från exponering. Många datorer använder redan detta kryptering praxis. Kryptering körs på algoritmer, och det finns två huvudtyper av algoritmer i klassisk kryptering. En är symmetrisk kryptering, där samma nyckel används för att både kryptera och dekryptera data. I kontrast, asymmetrisk kryptering använder två olika nycklar, en krypteringsnyckel (ofta kallad en offentlig nyckel) och en dekrypteringsnyckel (vanligtvis kallad en privat nyckel) för att säkert dela data. Eftersom dessa nycklar kan vara gjorda av slumptal med hjälp av algoritmer, hoppas kvantberäkningsteam utveckla en nästa generation av dessa algoritmer med hjälp av specifika kvantegenskaper.
Ett krig av algoritmer
Tack vare quantum intrassling, qubits (kärnbiten i en kvantdator) kan kopplas samman. Detta möjliggör redundans i informationsdelning, eftersom mer intrasslade qubits kan skickas och minska mängden information som absorberas eller försämras. Eftersom intrassling är ett bräckligt tillstånd kan det brytas eller försämras av yttre påverkan. Detta innebär att intrasslade qubits också kan försämras om någon annan källa läser dem förutom avsändaren eller mottagaren, vilket gör informationen säkrare. Förutom intrassling kan kvantalgoritmer köras för att skapa snabbare krypteringsnycklar med hjälp av slumptalsgeneratorer, samt lösa dekrypteringskoder snabbare. Dessa faktorer ger kvantdatorer en betydande fördel inom cybersäkerhet.
Kvantdatorer kan också köra flera algoritmer samtidigt, vilket gör dem effektiva i att kryptera och kodbryta med rekordhastigheter. Även om denna teknik kan ha fördelar för cybersäkerhet, är många också oroliga för att om dessa datorer är mer utbredda kan internet bli mindre säkert eftersom äldre säkerhetsalgoritmer lätt bryts av dessa nya datorer. En av dessa personer är Walid Rjaibi, IBM Distinguished Engineer och Chief Technical Officer för datasäkerhet på IBM. Rjaibi skrev tillsammans med två andra författare en omfattande rapport för IBM om fördelarna och riskerna med kvantberäkning inom cybersäkerhet. "Som de flesta i branschen har mitt fokus hittills varit på att ta itu med riskerna kvantdatorer utgör för cybersäkerhet", förklarade Rjaibi. "Som du kanske redan vet kommer kvantdatorer någon gång i framtiden att kunna bryta några av de viktigaste kryptografiska algoritmerna som används idag som RSA, Diffie-Hellman och andra. Så mycket arbete har lagts ner på att ta fram alternativa algoritmer som kommer att vara säkra även mot attacker från skadliga enheter som använder kvantdatorer." Detta skapar ett konstant krig av algoritmer, eftersom algoritmer bryts av en kvantdator, och nya måste göras för att upprätthålla säkerheten. Andra företag som QuSecure fokusera på cybersäkerhet efter kvantdatorer. Enligt en färsk QuSecure webbseminarium, medgrundare och COO för företaget, Skip Sanzeri sa: "Hotet verkar bli värre där ute."
Många som Rjaibi är oroliga för att de som har dessa datorer kan ha en fördel i att antingen avkoda andras meddelanden, eller kryptera sina egna meddelanden som få andra kan läsa, eftersom kvantdatorer för närvarande bara används av ett fåtal utvalda. För att övervinna denna möjliga period av ojämlikhet vill företag som KETS Quantum Security försöker göra denna teknik mer tillgänglig för andra som använder integrerad chip-teknik och flexibel arkitektur för nätverk. "KETS utvecklar banbrytande kvantsäkerhetsteknologier som kan utföra specifika kryptografiska uppgifter på ett bevisligen säkert sätt," förklarade KETS VD och medgrundare Chris Erven. "Förutom det yttersta inom säkerhet är vi pionjärerna när det gäller att ta med en chipbaserad strategi för dessa lösningar. Vad detta betyder för kunderna är att vi kommer att kunna sänka kostnaderna för dessa system i stor skala (en nyckelbarriär) samt utveckla en mängd olika formfaktorer som är mindre och mycket lättare att integrera (en annan nyckelbarriär) .” System som dessa kan hjälpa till att sänka kostnaderna för denna teknik och göra kvantkryptering mer utbredd.
Ett postkvantnätverk
För dem som ser framåt, förbi algoritmernas krig till när denna teknik är mer tillgänglig, finns det andra problem som uppstår. Främst, eftersom kvantkryptering blir nästa nivå av cybersäkerhet, vilken är nivån bortom det? Eftersom cybersäkerhet är en bransch som ständigt utvecklas (främst mellan hackare och utvecklare) kanske kvanttekniken bara är en fas av utvecklingen men kan vara den viktigaste fasen, som flyttar cybersäkerhetsindustrin till en post-kvantvärld.
Kenna Hughes-Castleberry är personalskribent på Inside Quantum Technology och Science Communicator vid JILA (ett partnerskap mellan University of Colorado Boulder och NIST). Hennes skrivbeats inkluderar djupteknologi, metaversen och kvantteknologi.
