Квантовые вычисления: как мы готовимся к их приходу с помощью новых алгоритмов шифрования Совсем недавно Национальный институт стандартов и технологий (NIST) объявил о запуске новых алгоритмов шифрования, направленных на защиту данных от потенциальных атак квантовых компьютеров. Хотя на сегодняшний день не существует таких компьютеров, которые могли бы успешно осуществлять такие атаки, эксперты и исследователи считают, что значительные достижения в области квантовых вычислений будут достигнуты в ближайшие десять лет. Растущее беспокойство по этому поводу стало темой обсуждений в правительственных учреждениях, что подтверждают как слова вице-президента Камалы Харрис о необходимости «выиграть гонку в области искусственного интеллекта и квантовых вычислений», так и недавние изменения в правилах экспорта технологий. Квантовые компьютеры обладают способностью быстро и эффективно разгадывать текущие алгоритмы шифрования, что ставит под угрозу безопасность данных, защищенных с их помощью. Обнародованные стандарты пост-квантового шифрования от NIST — это важный шаг к обеспечению безопасности личных данных миллиардов людей.
Они предоставляют новые варианты защиты, которые способны противостоять угрозам, связанным с повсеместным внедрением квантовых технологий. Чтобы понять важность этой работы, необходимо ознакомиться с основами шифрования и его роли в обеспечении конфиденциальности в интернете, а также разобраться в природе квантовых компьютеров и их отличиях от классических вычислений. Шифрование — это процесс, с помощью которого простая текстовая информация переводится в «непонятный» вид, доступный только определенным участникам. Этот метод используется для защиты конфиденциальности в личной переписке, финансовых транзакциях, веб-трафике и многом другом. Шифрование базируется на сложных математических задачах, которые доступны лишь небольшому числу компьютеров.
Математика в этом контексте имеет свои сложности — некоторые операции требуют гораздо больше времени и усилий для своего выполнения. Например, найти квадратный корень из произведения двух чисел намного сложнее, чем возвести в квадрат одно из тех чисел. Алгоритмы, используемые в шифровании, обновлялись достаточно часто, но они всегда были заточены под те методы работы, которые применяются в современных цифровых системах. Проблема в том, что квантовые компьютеры способны выполнять математические операции на удивительно высоких скоростях. Это значит, что они могут легко обойти существующие алгоритмы шифрования, разработанные для работы с классическими компьютерами.
Стандарты шифрования от NIST, представленные в прошлом месяце, специально создавались с учетом угрозы, исходящей от квантовых технологий, что делает их первыми адаптированными к квантовым атакам. Однако, чтобы полностью осознать риск, связанный с квантовыми вычислениями, необходимо понять, что они представляют собой. Основное различие между квантовыми и классическими компьютерами заключается в способе хранения и обработки информации. В то время как классические компьютеры используют двоичные цифры — биты (где каждый бит может быть либо 0, либо 1), квантовые компьютеры используют кубиты, которые могут находиться в состоянии 0 и 1 одновременно. Это позволяет значительно ускорить процесс обработки данных.
Квантовые компьютеры имеют потенциал для обработки данных миллионы раз быстрее, чем лучшие современные системы. Это свойство полезно для анализа больших объемов информации и запуска сложных моделей искусственного интеллекта, но оно также открывает новые возможности для злоумышленников, способных воспользоваться недостатками существующих алгоритмов шифрования. Многие задаются вопросом, почему на данный момент стоит обращать внимание на квантовые технологии. Ответ заключается в том, что мы живем в эпоху, когда объемы хранимых данных продолжают расти, и многие из этих данных имеют личный характер. Угрозы, связанные с квантовыми вычислениями, ставят под удар весь массив зашифрованных данных, что делает важным принятие мер уже сейчас.
Хотя до момента, когда квантовые компьютеры смогут успешно взламывать современные системы шифрования, еще может пройти десятилетие, угроза реальна: данные, собранные сегодня, могут быть расшифрованы в будущем, когда эта технология станет доступной. Создание квантово-стойких криптографических протоколов сейчас дает нам возможность обновить наши методы шифрования и начать защиту персональных данных уже на ранних стадиях их возникновения. Переход на новые стандарты также представляет собой шанс пересмотреть уже существующую информацию, удалить ненужные данные или установить на них новые уровни защиты, чтобы предотвратить возможные утечки в будущем. Безусловно, мы не сможем вернуть время назад, чтобы защитить данные, которые были собраны ранее, но у нас есть возможность защитить будущее. Хотя новые стандарты шифрования имеют потенциал стать общепринятыми, их реальная эффективность будет зависеть от того, как быстро и активно они будут внедрены в различные программные решения.
