Будущее Кибербезопасности: Как Квантовые Компьютеры Изменят Защиту Данных

Квантовые компьютеры уже на подходе, и их появление грозит кардинально изменить подход к защите конфиденциальных данных. В отличие от классических компьютеров, квантовые используют эффекты квантовой механики, такие как суперпозиция и запутанность, чтобы обрабатывать и хранить данные в форме, выходящей за рамки традиционных 0 и 1. Эти «квантовые биты» — или кубиты — могут открыть неограниченные вычислительные возможности.

Это означает, что квантовые компьютеры смогут решать сложные задачи, которые десятилетиями оставались непосильными для ученых: от моделирования поведения субатомных частиц до решения задачи «туристической поездки», которая направлена на нахождение самого короткого маршрута между множеством городов с возвращением в исходную точку. Однако такая мощь может также дать хакерам преимущество.

Ребекка Краутхаммер, технологический этик и CEO компании QuSecure, отметила: «Как и любая мощная технология, квантовые вычисления можно использовать как во благо, так и во зло.» Поэтому, когда полезные квантовые компьютеры станут доступными, большинство людей и даже крупные организации все еще будут полагаться на классические компьютеры. Криптографам необходимо разработать способы защиты данных от мощных квантовых компьютеров с использованием программ, которые могут работать на обычном ноутбуке.

Тут на помощь приходит область постквантовой криптографии. Несколько групп ученых стремятся создать криптографические алгоритмы, способные противостоять взлому квантовыми компьютерами, прежде чем те будут внедрены. Некоторые из этих алгоритмов основываются на новых математических уравнениях, в то время как другие обращаются к векам проверенным методам, но все они обладают общим свойством: их нельзя легко взломать с помощью алгоритмов, работающих на квантовом компьютере.

Основы Криптографии

Криптография существует уже тысячи лет; одно из самых ранних известных примеров — шифр, вырезанный на древнеегипетском камне около 1900 года до нашей эры. Однако криптография, используемая большинством современных программных систем, основывается на алгоритмах с открытым ключом. В этих системах компьютер использует алгоритмы, которые часто зависят от разложения произведения двух больших простых чисел для генерации открытого и закрытого ключей.

Чтобы взломать такую криптографию, хакерам часто требуется факторизовать произведения очень больших простых чисел или пытаться найти закрытый ключ путем перебора — фактически пытаться угадать и смотреть, что сработает. Это трудная задача для классических компьютеров, так как они должны проверять каждую догадку одну за другой, что ограничивает скорость, с которой можно идентифицировать факторы.

Современные классические компьютеры часто соединяют несколько алгоритмов шифрования, реализованных в различных местах, таких как жесткий диск или интернет. Мишель Моска, соучредитель и CEO компании evolutionQ, говорит: «Можно думать о алгоритмах, как о строительных блоках. Когда блоки складываются, каждый из них создает небольшую часть крепости, защищающей от хакеров.»

Однако подавляющее большинство этой криптографической инфраструктуры была построена на основе, разработанной в 1990-х и начале 2000-х годов, когда интернет играл гораздо меньшую роль в нашей жизни, а квантовые компьютеры считались в основном мысленными экспериментами. Таким образом, необходимо обновить систему защиты, чтобы она могла противостоять потенциальным угрозам от квантовых технологий.

Непредсказуемость и Долгосрочная Подготовка

Несмотря на то, что полезные квантовые компьютеры все еще находятся в нескольких годах от нас, важно начать подготовку к их появлению уже сейчас. «Чтобы обновить существующие системы для работы с постквантовой криптографией, может потребоваться много лет», — говорит Дуглас Ван Боссуит, инженер систем в Военно-морской аспирантуре.

Специалисты согласны с тем, что постквантовая криптография становится все более актуальной. Краутхаммер добавляет: «Существует шанс, что мы даже не узнаем, когда у организации появится доступ к столь мощной машине.» Важность этой подготовки возрастает в условиях угроз, таких как атаки с механизмом «собрать — расшифровать позже», где злоумышленники могут собирать зашифрованные данные и сохранять их до момента, когда у них появится доступ к квантовому компьютеру. Чем раньше мы сможем защитить такие данные, тем лучше.