Komputery kwantowe zagrażają naszemu bezpieczeństwu: badacze przedstawiają rozwiązanie!

Komputery kwantowe zagrażają naszemu bezpieczeństwu: badacze przedstawiają rozwiązanie!

2 kwietnia 2025 r. naukowcy z Instytutu Technologii w Karlsruhe (KIT) zaprezentują nowatorską metodę wymiany kluczy, która ma zabezpieczyć komunikację przed przyszłymi atakami kwantowymi. Biorąc pod uwagę zagrożenie, jakie komputery kwantowe stanowią dla powszechnych systemów szyfrowania, rozwój ten ma kluczowe znaczenie.

Komputery kwantowe mogą znacząco zagrozić wielu konwencjonalnym metodom szyfrowania stosowanym w wiadomościach e-mail, komunikatorach i bankowości internetowej. Powodem jest wydajność, z jaką komputery kwantowe mogą rozwiązywać problemy, które są niezwykle trudne dla komputerów klasycznych. Wszystkie obecne metody szyfrowania, które opierają się na trudności rozkładania dużych liczb na czynniki pierwsze, mogą zostać złamane przez komputery kwantowe w bardzo krótkim czasie, zwłaszcza za pomocą algorytmu Shora.

Nowy proces w szczegółach

Aby zabezpieczyć komunikację, KIT stosuje procedurę opartą na szyfrowaniu symetrycznym. Wymiana klucza wirtualnego następuje przed nawiązaniem szyfrowanego połączenia. Naukowcy opracowali nowatorskie algorytmy dopasowywania kluczy, aby zapewnić, że obie strony będą miały identyczny klucz, a połączenie pozostanie zabezpieczone przed podsłuchem. Proces ten mógłby zostać zastosowany powszechnie w ciągu najbliższych pięciu lat.

Proces ten można było zilustrować w czasie rzeczywistym podczas demonstracji 27 marca 2025 r. na Uniwersytecie Ludwiga Maximiliana w Monachium. Innowacyjne rozwiązanie wykorzystuje wg kit.edu konwencjonalny sprzęt do komunikacji światłowodowej, co sprawia, że ​​jego użytkowanie jest opłacalne. Na projekt deweloperzy otrzymali łącznie 3,4 mln euro dofinansowania od Federalnego Ministerstwa Edukacji i Badań Naukowych (BMBF).

Oprócz KIT do partnerów projektu należą ADVA Network Security GmbH, Uniwersytet Ludwiga Maximiliana w Monachium, Uniwersytet Leibniza w Hanowerze, Microwave Photonics GmbH i Creonic GmbH. Międzynarodowe badania nad opracowaniem algorytmów bezpiecznych kwantowo, w tym prowadzone przez Narodowy Instytut Standardów i Technologii (NIST), wskazują na pilną potrzebę opracowania takich technologii.

Podstawy teoretyczne i wyzwania

Komputery kwantowe opierają się na zasadach mechaniki kwantowej i mogą znacznie szybciej rozwiązywać zadania obliczeniowe. Używanie kubitów, które mogą przyjmować wiele stanów jednocześnie, zapewnia im znaczną przewagę wydajności. Głośny świadomy7 Szyfrowanie bezpieczne kwantowo jest niezbędne, ponieważ dzisiejsze architektury bezpieczeństwa cybernetycznego zostały opracowane bez uwzględnienia tych potężnych komputerów.

Eksperci ostrzegają, że w przypadku podjęcia nieodpowiednich środków ostrożności wrażliwe dane mogą w każdej chwili zostać odszyfrowane. Zagrożenie atakami kwantowymi wymaga zatem nie tylko innowacyjnych technologii, ale także kompleksowych działań przygotowujących firmy. Zaleca się ocenę infrastruktury cyfrowej i opracowanie strategii migracji do procesów kwantoodpornych. Ponadto ogromne znaczenie w zdobywaniu niezbędnej wiedzy specjalistycznej mają szkolenia z kryptografii postkwantowej.

Ponadto eksperci podkreślają znaczenie hybrydowych podejść do bezpieczeństwa. Łączą one algorytmy bezpieczne kwantowo z istniejącymi metodami, aby ułatwić przejście. Jednak wdrażając rozwiązania z zakresu bezpieczeństwa kwantowego, firmy muszą stawić czoła kilku wyzwaniom, takim jak większa moc obliczeniowa, większe długości kluczy i kompleksowe testowanie nowych algorytmów. Znawcy bezpieczeństwa podkreśla, że ​​taka zmiana stanowi ogromne wyzwanie zarówno technologiczne, jak i społeczne.

W nadchodzącej dekadzie można spodziewać się intensywnej analizy tych wyzwań. Opracowywanie i wdrażanie rozwiązań bezpiecznych kwantowo to zatem nie tylko kwestia technologii, ale także strategiczna konieczność zabezpieczenia naszej cyfrowej przyszłości.