„Те могат да разбият всеки код и шифър“: експерти предупреждават защо квантовите компютри могат да са опасни
Експерти от Международния валутен фонд (МВФ) смятат, че скоро ще има машини, които ще нивелират всички предимства на съвременната криптография. Именно затова трябва възможно най-бързо да се търсят начини за защита срещу този нов мощен „хакер“. Квантовите компютри могат да постигнат до такова ниво на оптимизация, което би позволило да се разбият много от днешните ключове за криптиране за по-малко време, отколкото е необходимо за генерирането им с конвенционалните цифрови компютри. Ето защо експертите смятат, че финансовите институции трябва да търсят нови способи за киберсигурност на своите системи , се съобщава в сайта на МВФ imf.org, позовавайки се на работен документ на МВФ № 2021/071, разработен от екип начело с Хосе Деодоро от Департамента за информационни технологии на МВФ.
“Квантовите компютри ще превъзхождат значително цифровите компютри, които следват класическите закони на физиката… Доскоро така нареченото квантово превъзходство беше само на теория. Но през 2019 г. Google използва квантов компютър, за да изпълни конкретна изчислителна задача само за 200 секунди. И, както посочва по това време компанията, на най-мощния суперкомпютър щяха да му бъдат необходими 10 хиляди години, за да изпълни същата задача”, пишат авторите на документа.
Експертите твърдят, че квантовите компютри, решавайки проблеми с по-голяма точност и скорост от цифровите, могат да ускорят научните открития и иновациите, да революционизират моделирането на финансовите пазари и да разширят възможностите на машинното обучение (ML) и изкуствения интелект (AI).
“Те могат да се използват за моделиране на субатомни частици, молекулярни взаимодействия и химични реакции. Това може да доведе до революция в химическото инженерство и материалознанието. Квантовите компютри също така могат да ни помогнат да разберем много повече за промените на климата”, се отбелязва в документа.
Според авторите квантовите компютри могат да трансформират и финансовата система. Те биха могли да извършват много по-точни моделирания с помощта на метода Монте Карло, използващ се за прогнозиране поведението на пазарите чрез моделиране на ценообразуването и рисковете в реално време, или да решават задачи от рода за правилно разпределение на капитала, определяне на портфейлните инвестиции, управление на наличните пари в мрежите от банкомати, а също така биха могли да ускорят обучението на ML алгоритмите – и всичко това за части от секундата.
Но според експертите, освен несъмнените преимущества, които могат да донесат квантовите компютри, тяхното внедряване ще се съпровожда и със сериозни рискове. Например, експертите на МВФ смятат, че изчислителната мощ на квантовите машини ще може да застраши сериозно съвременната криптография.
„Съвремената криптография се основава на три основни типа алгоритми:
• симетрични ключове,
• асиметрични ключове (т.нар. частно/публични ключове),
• хеш (раздробяващи) функции.
В случай на симетричните ключове, един и същ ключ се използва за криптиране и декриптиране на съобщението. Асиметричната криптография използва двойка свързани ключове (един частен, а другият публичен). Съобщение, криптирано с единия ключ, може да бъде декриптирано само с помощта на двойката ключове. Тези алгоритми се използват за цифрово удостоверяване, цифрови подписи и защита на данните. Хеш функциите преобразуват цифровия вход в уникален набор от байтове с фиксиран размер. Те се използват за сигурно съхраняване на пароли и поддържане на цифрова идентификация“, се обяснява в материала.
Експертите смятат, че всички тези криптографски алгоритми понастоящем са повече или по-малко надеждни в защитата на данните, но в бъдеще квантовите машини ще могат лесно да се справят с тях, особено с публичните ключове. Факт е, че тяхното развитие се основава на проблема с факторизацията (декомпозирането) на числа, в резултат на което е трудно за цифровите компютри да намерят частния ключ, дори ако публичният ключ е известен (или обратното). Но квантовите компютри ще могат да подбират ключове без много усилия, сигурни са те.
„Дори и най-модерните цифрови суперкомпютри не могат да разбият ключове и хешове бързо. Но квантовите компютри ще могат да решават сложни математически проблеми експоненциално по-бързо от сегашните цифрови суперкомпютри. Това ще направи асиметричната криптография остаряла и ще отслаби другите криптографски ключове и хешове. Теоретично функциониращ квантов компютър ще може да разбие асиметричен ключ за броени минути”, съобщават авторите.
Асиметричните ключове се използват широко за защита на комуникациите през интернет. Успешни атаки биха поставили под заплаха мобилното банкиране, електронната търговия, платежните транзакции, тегленето на пари от банкомат, VPN връзките. Освен това ще бъдат уязвими уеб услугите и приложенията, които използват криптография с публичен ключ – например, електронните портфейли.
“Всъщност почти всяко криптирано лично или финансово съобщение, изпратено и съхранявано днес, ще може да бъде декриптирано със задна дата с помощта на мощен квантов компютър. Повечето финансови институции и регулатори все още не са наясно с тези нови рискове”, пишат експертите.
Те препоръчват на финансовите институции да започнат да се подготвят за така наречения криптографски преход още сега. За целта те трябва да разработят планове за преминаване на съществуващата криптография към квантово устойчиви алгоритми.
“Уязвимите алгоритми ще трябва да бъдат прехвърлени към постквантовата криптография. Освен това финансовите институции ще трябва да развият такава криптографска гъвкавост, поволяваща алгоритмите да могат лесно да бъдат актуализирани”, съветват експертите.
“Към настоящия момент съвременните квантови компютри са все още много чувствителни. Но така или иначе скоро ще се появят машини, които ще правят своите изчисления с доста по-малко грешки и ще могат да разбиват най-сложните кодове. Финансовите институции трябва да осъзнаят сериозността на възможните рискове и да защитят системите си, преди да е станало твърде късно. Знаем за много поучителни истории, когато уж неразрушими кодове бяха разбити от новите технологии“, обобщават експертите.
