Quantum Computing, το απόρρητό σας και εσείς

Φανταστείτε ότι κάθε email, τραπεζική συναλλαγή, κείμενο ή ανάρτηση στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης που έχετε ολοκληρώσει μπορεί να αναζητηθεί στο διαδίκτυο σε απλό, μη κρυπτογραφημένο κείμενο. Θα σήμαινε ότι έχουμε ένα άνευ προηγουμένου παράθυρο στη ζωή μας με προεκτάσεις που είναι δύσκολο να φανταστούμε.

Οι ειδικοί λένε ότι αυτό το όραμα δεν είναι ένας δυστοπικός εφιάλτης, αλλά μια πραγματικότητα που προσεγγίζει γρήγορα λόγω των πρόσφατων προόδων στον κβαντικό υπολογισμό. Οι υπολογιστές που χρησιμοποιούν κβαντικά φαινόμενα, όπως η υπέρθεση και η εμπλοκή για την εκτέλεση υπολογισμών, έχουν από καιρό διαφημιστεί ως μακρινή υπόσχεση και ως μπούκλας. Η αλήθεια είναι πιο λεπτή, αλλά όχι λιγότερο τρομακτική για όσους εκτιμούν την ιδιωτικότητά τους.

"Η φύση του κβαντικού υπολογισμού του επιτρέπει να λύνει ορισμένα προβλήματα σε πρακτικό χρόνο, που ένας κλασικός υπολογιστής θα χρειαζόταν πολύ περισσότερο χρόνο για να λύσει." Τσακ Ίστομ, ένας επίκουρος λέκτορας στο Πανεπιστήμιο Τζορτζτάουν, ο οποίος μελετά κρυπτογραφία και κβαντικούς υπολογιστές, είπε σε μια συνέντευξη μέσω email.

«Και συμβαίνει αυτά τα μαθηματικά προβλήματα στα οποία είναι καλοί οι κβαντικοί υπολογιστές, να είναι επίσης μαθηματικά προβλήματα που αποτελούν τη βάση για την ασφάλεια των RSA, Diffie-Hellman, Elliptic Curve και συναφών αλγόριθμοι."

Η κρυπτογράφηση είναι παντού

Βασιζόμαστε στην κρυπτογράφηση για την προστασία συσκευών και ευαίσθητων δεδομένων. Ένας σημαντικός λόγος είναι ο χρόνος που χρειάζεται για να σπάσει η κρυπτογράφηση χρησιμοποιώντας το τρέχον υλικό.

«Αν και είναι δυνατό να ραγίσει κανείς στη θεωρία, είναι πολύ δύσκολο στην πράξη γιατί για να γίνει αυτό θα χρειαζόταν απίστευτα πολύς χρόνος με τυπικός υπολογιστής—σκεφτείτε χρονοδιαγράμματα τρισεκατομμυρίων ή ακόμα και τετράδας ετών», είπε ο Rodney Joffe, ανώτερος αντιπρόεδρος και συνεργάτης στο εταιρεία τεχνολογίας Neustar, είπε σε συνέντευξη μέσω email.

Αλλά οι κβαντικοί υπολογιστές λειτουργούν διαφορετικά από τα συστήματα που έχουμε συνηθίσει και είναι πιο ισχυροί και αποτελεσματικοί. Οι κβαντικοί υπολογιστές επιτρέπουν μια διαφορετική κατηγορία αλγορίθμων που είναι αδύνατο να εκτελέσουν οι κλασικοί υπολογιστές.

"Επειδή χρησιμοποιούμε τη δύναμη του υπολογιστή της φύσης - υπολογισμούς κβαντικού επιπέδου - μπορούμε να βρούμε μοτίβα στο μαθηματικό παζλ που θα προσφέρουν μερικές πιθανές λύσεις σε αυτό το δύσκολο μαθηματικό παζλ." Τέριλ Φραντς, δήλωσε σε μια συνέντευξη μέσω email ένας καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας του Χάρισμπουργκ, ο οποίος μελετά την ασφάλεια στον κυβερνοχώρο. "Η φύση μπορεί να υπολογίσει μια ατελείωτη ποσότητα μεταβλητών ταυτόχρονα - για παράδειγμα πώς η φύση αποφασίζει με ποιον τρόπο φυσά ο άνεμος ή η θερμότητα που κινείται σε υγρό."

Έρχεται πιο σύντομα από όσο νομίζετε

Η ημέρα που οι τυπικοί αλγόριθμοι ασφαλείας μπορούν να σπάσουν είναι πιο κοντά από ό, τι νομίζουν πολλοί, σύμφωνα με τον Paul Lipman, Διευθύνοντα Σύμβουλο της εταιρεία κυβερνοασφάλειας BullGuard.

«Στην πράξη, ένας κβαντικός υπολογιστής θα απαιτούσε της τάξης ενός εκατομμυρίου qubits για να σπάσει το RSA», είπε ο Lipman. «Ο μεγαλύτερος κβαντικός υπολογιστής είναι αυτή τη στιγμή λιγότερο από 100 qubits. Οι τρέχοντες οδικοί χάρτες από εταιρείες όπως το IonQ και η IBM υποδηλώνουν ότι θα φτάσουμε το εκατομμύριο μέχρι το τέλος αυτής της δεκαετίας».

Ορισμένες χώρες σκέφτονται ήδη το μέλλον απορροφώντας πολλά δεδομένα που προστατεύονται από κωδικούς πρόσβασης που δεν μπορούν τώρα να παραβιαστούν, αλλά θα γίνει όταν οι κβαντικοί υπολογιστές υψηλής ισχύος έρθουν στο διαδίκτυο, είπε ο Frantz. «Η απειλή είναι εδώ τώρα», πρόσθεσε. "Όταν οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να σπάσουν την κρυπτογράφηση μας, τότε όλα τα δεδομένα που συλλέγονται από το παρελθόν μπορούν να διαβαστούν."

Οι κβαντικοί υπολογιστές γίνονται πιο γρήγοροι με γρήγορους ρυθμούς. Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας στο Χεφέι ανακοινώθηκε πρόσφατα έχουν αναπτύξει έναν κβαντικό υπολογιστή ικανό να αποδίδει 100 τρισεκατομμύρια φορές ταχύτερα από τους ταχύτερους υπερυπολογιστές του κόσμου. Τα νέα ακολουθούν μια σειρά από πρόσφατα ορόσημα στον κβαντικό υπολογισμό από εταιρείες όπως η Google, η IBM και η Microsoft, καθώς και κυβερνητικές προσπάθειες στις ΗΠΑ, την Κίνα και άλλες χώρες.

«Αυτές οι εξελίξεις έχουν οδηγήσει πολλούς να αναρωτιούνται τι ακριβώς σημαίνει η δύναμη του κβαντικού υπολογισμού για το μέλλον της κυβερνοασφάλειας», είπε ο Joffe. «Η ανταπόκριση σε αυτές τις προόδους θα πρέπει να αποτελεί κορυφαία προτεραιότητα για τον κλάδο της ασφάλειας. Αυτό εν τέλει συνεπάγεται την έναρξη της δημιουργίας των θεμελίων για την ανοικοδόμηση των αλγορίθμων, των στρατηγικών και των συστημάτων που αποτελούν την τρέχουσα προσέγγισή μας στον τομέα της κυβερνοασφάλειας».

Άμυνα ενάντια στους Κβαντικούς Κυρίους μας

Ακόμα κι αν ο πρακτικός κβαντικός υπολογισμός δεν είναι εδώ, οι ερευνητές θέλουν να είναι έτοιμοι. Πρόσφατη έρευνα από το Διεθνές Συμβούλιο Ασφαλείας Neustar (NISC) διαπίστωσε ότι σχεδόν το ένα τέταρτο των επαγγελματιών ασφάλειας πειραματίζονται με κβαντικός υπολογισμός και ανάπτυξη στρατηγικών ως απάντηση στις ανησυχίες ότι η κβαντική πρόοδος θα ξεπεράσει την ανάπτυξη άλλων ασφάλειας τεχνολογίες.

Υπάρχει επίσης η δυνατότητα ο κβαντικός υπολογισμός να χρησιμοποιηθεί για κακοτοπιές πέρα ​​από την απλή ανάγνωση μηνυμάτων ηλεκτρονικού ταχυδρομείου, λόγω του πόσο γρήγορα μπορεί να υπολογίσει δεδομένα. «Οι κβαντικοί υπολογιστές θα έχουν τη δυνατότητα να υπολογίσουν σε 3 λεπτά αυτό που κανονικά θα χρειαζόταν στους υπερυπολογιστές 10.000 χρόνια για να επιτευχθεί», είπε ο Jofee. «Η δυνατότητα ριζικής συντόμευσης αυτού του χρονικού πλαισίου θα μπορούσε, στα χέρια ενός κακόβουλου παράγοντα, να επιτρέψει κυβερνοεπιθέσεις σε αντίθεση με οτιδήποτε έχει δει προηγουμένως».

Τα κακά νέα είναι ότι ο μέσος χρήστης δεν μπορεί να κάνει πολλά για να προστατεύσει τα δεδομένα του από κβαντικούς υπολογιστές, λένε οι ειδικοί. Ωστόσο, το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων (NIST) εργάζεται για την ανάπτυξη ενός κβαντικού-ανθεκτικού προτύπου κρυπτογραφίας από το 2017, σημείωσε ο Easttom.

«Επίσης, πολλοί ερευνητές κρυπτογραφίας, συμπεριλαμβανομένου και του εαυτού μου, εργάζονται για την ανάλυση αλγορίθμων για να προσδιορίσουν ποιοι θα είναι οι καλύτεροι κβαντικοί ανθεκτικοί αλγόριθμοι», πρόσθεσε.

Ένα βήμα που μπορούν να κάνουν οι χρήστες για να γίνουν λίγο πιο ασφαλείς από τους κβαντικούς κωδικοποιητές τώρα είναι να εφαρμόσουν το νέο Κρυπτογράφηση TLS 1.3 στα προγράμματα περιήγησής τους, είπε ο Frantz.

«Αυτό θα βοηθήσει, αλλά δεν θα είναι τέλειο», πρόσθεσε. "Μια δεύτερη επιλογή, η οποία είναι πλέον διαθέσιμη στο εμπόριο, είναι να αρχίσουμε να χρησιμοποιούμε τις γεννήτριες Κβαντικών Τυχαίων Αριθμών και την Κβαντική Διανομή Κλειδιών στις εφαρμογές μεταφοράς δεδομένων μας."

Ένας ζουμερός στόχος για τους χάκερ με μελλοντική πρόσβαση σε κβαντικούς υπολογιστές θα ήταν τα κρυπτονομίσματα, τα οποία στηρίζονται στην κρυπτογραφία για να τα διατηρήσουν ασφαλή και ιδιωτικά. Μία εταιρεία, RAIDAtech, εργάζεται σε τεχνολογίες μεταφοράς και αποθήκευσης δεδομένων με ασφάλεια κβαντικά.

"Έχουμε πετύχει κβαντικά ασφαλή αποθήκευση τεμαχίζοντας τα δεδομένα έτσι ώστε μόνο το 1/25 αυτών να βρίσκεται σε οποιοδήποτε δεδομένο σύννεφο", δήλωσε ο Sean Worthington, πρόεδρος του εταιρεία κρυπτονομισμάτων CloudCoin Consortium, ισχυρίστηκε σε συνέντευξη μέσω email. «Οι διακομιστές βρίσκονται σε 20 διαφορετικές δικαιοδοσίες όπως η Αργεντινή, οι ΗΠΑ, η Ελβετία και η Ρωσία, για να αναφέρουμε μόνο μερικά. Δεν μπορείτε να αποκρυπτογραφήσετε κάτι που είναι σε κομμάτια."

Είναι καλό να γνωρίζουμε πότε αναδεικνύεται πλήρως ο κβαντικός υπολογισμός ότι το κρυπτονόμισμα μας μπορεί να είναι ασφαλές ακόμα κι αν τα email μας δεν είναι ασφαλή. Ίσως είναι μια καλή στιγμή να επενδύσετε ή να εκχωρήσετε σε κρυπτογράφηση ή να αρχίσετε να είστε πιο προσεκτικοί σχετικά με το τι γράφετε στα διαδικτυακά σας μηνύματα.