Квантовий стрибок: як нові технології збагатять хакерів

Президент Російського квантового центру – про те , як хакери зможуть зламати всі зашифровані повідомлення та бази даних за допомогою квантового комп’ютера і чому треба поквапитися з винаходом протиотрути

У 1850 році британський міністр фінансів Вільям Гладстон запитав Майкла Фарадея про практичну користь електрики , і той відповів : Одного разу ви зможете обкласти його податком. Жарт втілилася в реальність ще до настання XX століття. Але незважаючи на подібні історичні приклади , все одно дуже важко побачити , як сучасна наука може поміняти наше найближче майбутнє.

Одна з недооцінених точок зростання нове покоління квантових технологій. Квантова фізика взагалі сприймається як щось незрозуміле і далеке від практики . 50 Розмовляючи з людьми , я чітко бачу , що при слові квантовий багато здригаються . Не дарма в енциклопедії мемів Луркоморье статті на цю тему позначені : Небезпечно для мозку.

Однак не думати про квантових технологіях може бути куди небезпечніше для вашого гаманця.

Зайшовши в будь-який інтернет – банк , ви побачите , що в адресному рядку браузера префікс http:// змінився на https:// . Буква s від слова secure означає , що використовується захищений протокол з шифруванням даних. Наприклад , купуючи книгу в інтернет -магазині , ви вводите номер вашої кредитної картки . Цей номер передається на сервер в зашифрованому вигляді , щоб ніхто не зміг , підключившись до каналу зв’язку , підслухати сигнал і скористатися вашою карткою .

Проте надійність шифру не абсолютна , тому що у вашого комп’ютера не було можливості приватно поспілкуватися з сервером магазину: всі комунікації між співрозмовниками можуть бути доступні і хакерам . Доводиться використовувати якийсь хитрий шифрувальний алгоритм , заснований на якоїсь математичної задачі , яку потрібно вирішити , щоб розшифрувати повідомлення як у книжці Гаррі Поттер і філософський камінь.

( У конкретному випадку покупки товару за кредитною карткою в інтернет -магазині схема шифрування влаштована приблизно так: магазин придумує якийсь закритий код ( закритий – тому що його ніхто не бачить , по мережі він не передається ) . на основі цього коду обчислюються інші дані , які і відправляються на ваш , покупця , комп’ютер. Ці дані називаються відкритим кодом з тієї простої причини , що вони в принципі доступні для перехоплення хакерами. за допомогою цих даних ваш комп’ютер зашифровує введений вами номер кредитної карти і відправляє цей шифр магазину . Адресат повідомлення з розшифровкою легко впорається він знає ключ ( закритий код ) . Але щоб розшифрувати повідомлення без ключа , знаючи тільки відкритий код , потрібно так багато проб і помилок , що ніякої сучасний комп’ютер на це не здатний . Стійкість шифру експоненціально зростає із збільшенням довжини ключа , і на перебір всіх можливих ключів пішли б мільярди років. Forbes. )

Квантовий комп’ютер , завдяки своїй обчислювальної потужності при вирішенні деяких завдань , може надати хакеру велику допомогу .

Технологія квантових обчислень грунтується на використанні таких унікальних властивостей мікрочастинок , як суперпозиція і зчеплення ( заплутування ) квантових станів . Суперпозиція це здатність квантового об’єкта перебувати в один момент у двох і більше різних станах як гітарна струна , яка одночасно звучить в основному тоні і в обертонах . Зчеплення ж об’єднує кілька таких частинок в єдину систему , число станів якої дорівнює добутку числа обертонів зчеплених частинок. І всі ці комбінації можуть одночасно приміряються в якості ключа до зашифрованого посланню .

Елементи квантового комп’ютера називаються кубитами (від quantum bits ) . Вони можуть бути реалізовані у вигляді окремих атомів ( точніше , іонів) або квантів світла , спійманих в спеціальні пастки . Якщо у кожного кубіта по два стани , то у пари їх буде чотири, у трьох вісім , у десятка більше тисячі , а якщо між собою зчепляться три сотні кубітів , то станів у системи стане більше , ніж атомів у Всесвіті. І стільки різних ключів можна буде випробувати за один крок квантових обчислень . Перед такою швидкістю , принципово недоступною класичним комп’ютерам , не встоять математичні методи шифрування , які тримаються за рахунок обчислювальної складності злому .

Але природа захищає математику по-іншому: чим більше кубітів , тим складніше втримати їх у зчепленому стані. Фізикам поки вдалося продемонструвати злом всього лише 4- бітного ключа , тоді як у сучасних шифри використовуються ключі довжиною 1024 біта . Але ж і перші комп’ютери мало кого вражали. Зате вдалося експериментально показати , що квантовий алгоритм дешифрування працює і дійсно так ефективний , як передбачає теорія . Тепер справа за нарощуванням числа зчеплених кубітів . І я можу відповідально сказати , що як тільки фізики навчаться впевнене зчіплювати 50-100 атомів , всі нинішні шифровані протоколи фактично стануть відкритими.

Єдиний радикальний спосіб впоратися з цією неминучою загрозою перейти від математичних методів шифрування до фізичних , побудованим на унікальних властивостях квантових станів . Якщо відносно математичних алгоритмів обговорюється , як швидко і якими засобами їх можна зламати , то квантова криптографія навіть теоретично не зламується (сигнал можна тільки зіпсувати , причому це відразу стане помітно) .

У світі вже є дві компанії швейцарська id Quantique і американська MagiQ Technologies , що випускають обладнання для квантової криптографії. Це джерела для відправки квантового ключа по виділеній оптоволоконної лінії і надточні інтерферометри , необхідні для виявлення спроб стороннього втручання в передачу. Однак кілька причин поки заважають зробити квантове шифрування зручним для користувача.

Головна проблема загасання квантового сигналу на відстані близько 100 км . Підсилювати або повторювати його існуючими методами не можна квантовий сигнал буде руйнуватися точно так само , як при підключенні прослуховуючого обладнання . Для впровадження квантової криптографії в масштабах усього інтернету необхідний особливий квантовий повторювач , розробка якого йде у низці лабораторій по всьому світу , включаючи і Російський квантовий центр .

Інша перешкода відсутність стандартів і загальна інфраструктурна неготовність економіки до впровадження квантової криптографії. Тут як з пластиковими смарт -картами всі знають їх переваги , але багато і раніше спокійно користуються картками з магнітною смугою. З одного боку , всі розуміють , що перехід до квантовим технологіям неминучий , а , з іншого , будуть до останнього тягнути з впровадженням . І потім раптом : ай , у мене вкрали 300 мільйонів !

Скільки у нас залишилося часу , щоб попередити загрозу? Прогнози справа ризикована . Термояд хотіли зробити за 25 років , а минуло вже 50 . І все ж консенсусна думка експертів

квантовий злом сучасних шифрів стане реальністю років через двадцять.

Але ця цифра не повинна заспокоювати. Справа в тому , що шифрування застосовується не тільки для передачі , але і для зберігання даних. Багато організацій зберігають зашифровані архіви десятки років. Хто поручиться , що їх не вкрадуть або перехоплять при резервному копіюванні по інтернету? Ніхто .

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

Вы должны быть авторизованы, чтобы разместить комментарий.