Как квантовые вычисления отражаются на шифровании?

Представьте, что в одно мгновение даже самые надежные цифровые замки превращаются в детскую головоломку, решить которую проще простого. Именно это квантовые вычисления и делают — упрощают сложные цифровые замки шифрования, которые препятствуют доступу к важным данным. Возможно, это прозвучит как очередное незначительное новшество, но на самом деле это революция цифровой безопасности. И если вы думаете, что это лишь научный жаргон, далекий от вашей повседневной жизни или бизнеса, это совсем не так.

Что такое квантовые вычисления?

По своей сути, квантовые вычисления — это радикально новый способ обработки информации. Традиционный компьютер использует биты как основную единицу данных, которые похожи на микроскопические переключатели. Эти переключатели могут быть выключены (0) или включены (1). Квантовый же компьютер использует кубиты. Они не ограничены двоичными состояниями 0 или 1 и могут существовать в обоих состояниях одновременно благодаря принципу суперпозиции.

Взаимодействуя друг с другом, кубиты могут обрабатывать огромное количество данных одновременно, что в разы превышает скорость стандартной обработки данных, на которую способны лучшие компьютеры на сегодняшний день. Таким образом, это огромный шаг в скорости обработки данных или даже скачок в новое измерение вычислительной мощности.

4 последствия квантовых вычислений в шифровании

Возможно, вы уже слышали, что квантовые вычисления обладают силой, способной разрушить основы шифрования. Что это значит? Давайте разбираться.

Узнайте больше о кибербезопасности и том, как защитить себя от кибератак. 

Новые стандарты шифрования

Большинство существующих методов шифрования основаны на сложных математических задачах, которые слишком трудоемкие для компьютеров, поэтому для их решения требуется достаточно много времени. Благодаря способности обрабатывать огромные объемы данных одновременно, квантовые вычисления способны решить эти задачи в кратчайшие сроки. Это означает, что широко используемые методы, как RSA и ECC, могут стать уязвимыми.

Квантовое распределение ключей

Когда закрывается одна дверь, открывается другая. Одно из понятий, подтверждающих это утверждение, — квантовое распределение ключей (QKD). Это метод безопасной коммуникации, который теоретически невосприимчив к любой вычислительной атаке.

QKD использует принципы квантовой механики, что позволяет ему обнаружить любую попытку перехвата данных. Он словно механизм самоуничтожения, который гарантирует, что ваши данные не будут перехвачены.

Квантово-устойчивое шифрование

Современное общество кибербезопасности стремится разработать шифрование, которое не под силу взломать даже квантовым компьютерам. Этот новый вид алгоритмов, известный как постквантовая криптография, направлен на защиту данных от суперкомпьютеров будущего. Правительства, ведущие технологические компании и академические учреждения вкладывают ресурсы для разработки постквантовой криптографии, и шансы на успех весьма велики.

Повышенный уровень грамотности в кибербезопасности

Квантовые вычисления изменяют инструменты, которыми мы пользуемся, но также они трансформируют и навыки, необходимые в области кибербезопасности.

По мере того как эти технологии становятся более массовыми, специалистам необходимо понимать принципы квантовой механики. Следовательно, неизбежен всплеск спроса на программы обучения, ресурсы и соответствующих экспертов.

Узнайте больше о самых крупных кибератаках 2023 года.

Новая эпоха шифрования

Итак, что же ожидает шифрование в ближайшем будущем? Давайте рассмотрим основные тенденции развития этой сферы.

Постквантовая криптография (PQC)

Специалисты прогнозируют, что постквантовая криптография станет следующей линией обороны против новых угроз. PQC включает в себя разработку новых методов шифрования, которые будут затруднять работу квантовым компьютерам. Например, криптография на основе решеток — это одна из многообещающих технологий PQC. Она достаточно сложная, чтобы доставить суперкомпьютерам немало хлопот, но в то же время практичная для повседневного использования.

Квантовое шифрование 

Как это часто бывает с революционными технологиями, новые трудности приходят вместе с многообещающими возможностями. Одна из таких возможностей — квантовое распределение ключей, которое использует своеобразную природу квантовой механики для безопасной коммуникации. К другим любопытным концепциям относятся:

• Технология прямой безопасной квантовой связи (QSDC), которая позволяет напрямую передавать секретные сообщения без необходимости в ключе.
• Квантовый генератор случайных чисел (QRNG), который позволяет генерировать случайные числа. Они критически важны для создания сильных, непредсказуемых ключей шифрования.
• В системах, основанных на эффекте квантовой запутанности, две квантовые частицы становятся взаимосвязанными и влияют друг на друга, даже на огромных расстояниях. Они могут использоваться для безопасных систем связи для обнаружения любой попытки перехвата данных.

Гибридные системы

В краткосрочной перспективе планируется разработка сочетания старых и новых технологий. Гибридные системы будут объединять в себе надежность текущего шифрования с новыми алгоритмами. Например, ваши электронные письма могут быть защищены надежным постквантовым шифрованием.

Как подготовиться к квантовому будущему?

Квантовая эра ближе, чем может показаться на первый взгляд, поэтому крайне важно оставаться активными. Ниже приведены четыре стратегии, которые помогут вашей организации подготовиться к изменениям.

• Соберите и обучите команду

Начните с формирования компетентной команды. Поощряйте ваш персонал ИТ и кибербезопасности знакомиться с меняющейся средой. Инвестируйте в программы обучения, семинары и курсы. Чем больше знает ваша команда, тем лучше она будет подготовлена.

• Оцените текущую инфраструктуру обеспечения безопасности

Внимательно изучите текущие методы шифрования и протоколы безопасности. Определите области, где ваша система наиболее уязвима к квантовым атакам. Сюда может относиться передача данных, важная информация, или каналы связи.

Хотя прокси-сервисы не являются прямым решением, они позволят вам управлять сетевым трафиком и обеспечить дополнительный уровень защиты. Убедитесь, что ваши прокси обновлены и настроены для работы с вашей инфраструктурой для обеспечения безопасности.

• Начните внедрение квантово-устойчивого шифрования

Ознакомьтесь с алгоритмами квантово-устойчивого шифрования. Несмотря на то, что они все еще находятся в стадии разработки, многие из них доступны для тестирования и оценки. Следите за развитием инициатив, таких как проект стандартизации постквантовой криптографии NIST, который направлен на установление новых стандартов для шифрования.

• Думайте стратегически

Создайте комплексную стратегию, которая наметит путь, по которому ваша организация будет переходить к новым практикам безопасности. Сюда можно отнести временные рамки, бюджет и конкретные цели. При необходимости, проконсультируйтесь с соответствующими экспертами, которые направят вашу стратегию и предоставят информацию о последних разработках и инструментах.

Этические последствия

Рассмотрим несколько этических дилемм, которые эта новая технология может вызвать.

Парадокс конфиденциальности

Квантовые вычисления могут взломать шифрование, защищающее наши личные и национальные секреты. Это порождает дилемму: разрешим ли мы этой мощи открыть все, рискуя конфиденциальностью? Или ограничим ее использование, возможно, даже замедляя исследования и разработки этой технологии?

Возможные сценарии:

• Ограничение возможности технологии во взломе шифрования, что позволит сохранить конфиденциальность, но замедлит прогресс.
• Разработка и внедрение квантово-устойчивого шифрования, однако здесь мы можем столкнуться с рядом проблем в сфере безопасности.

Уравнение неравенства

Существует риск, что доступ к новым технологиям будут иметь только самые богатые страны и индивидуумы, что увеличит разрыв между квантовыми «имущими» и «неимущими». Как мы можем обеспечить равный доступ к этой мощной технологии? Это хороший, но очень сложный вопрос.

Возможные сценарии:

• Глобальное сотрудничество, благодаря которому страны и индивидуумы будут поощрять обмен достижениями и ресурсами, однако это требует беспрецедентного глобального сотрудничества и доверия.
• Регулированное развитие, которое подразумевает внедрение политики для распределения выгод, но это может замедлить инновации и глобальную конкурентоспособность.

Ящик Пандоры

Новая технология может решать проблемы, выходящие за рамки наших текущих возможностей. Это может привести к прорывным медицинским и научным открытиям. Однако она также обладает потенциалом создавать оружие или инструменты слежения невообразимой мощности. Возникает вопрос: как сбалансировать потенциал огромного блага с риском причинения серьезного вреда?

Возможные сценарии:

• Стремление к быстрому и открытому развитию, которое подразумевает максимизацию потенциальных выгод при высоких рисках злоупотребления технологией и появления вредоносных приложений.
• Строгий контроль за исследованиями и приложениями квантовых технологий позволит минимизировать риски, однако это может задержать развитие важнейших инноваций.

В заключение

В конце концов, как и любая революционная технология, квантовые вычисления приносят как невероятные возможности, так и риски. Что касается шифрования, то это сигнализирует о времени капитального ремонта, о периоде, когда нам нужно будет переосмыслить и пересмотреть наши стандарты и практику.

Ключевые выводы:

• Квантовые вычисления могут ослабить текущие технологии шифрования, но в то же время вдохновляют нас на поиск новых более безопасных решений.
• Организации должны активно отслеживать все тенденции. Им нужно разбираться в новых технологиях и внедрять квантово-устойчивое шифрование.
• Хотя новые технологии и стандарты шифрования все еще находятся в разработке, некоторые технологии, такие как криптография на основе решеток, уже доступны для изучения и тестирования.