Jumlah parabot kaamanan komputer - a Resort panungtungan atawa paku dina Coffin nu? Nalika urang gaduh jutaan qubit

Di hiji sisi, komputasi kuantum sigana mangrupikeun metode enkripsi "sampurna" sareng "teu tiasa dirusak" anu bakal nyegah saha waé tina hacking kana komputer sareng data. Di sisi anu sanésna, aya ogé kasieun yén "jalma jahat" moal ngahaja ngagunakeun téknologi kuantum ...

Sababaraha bulan kapengker, dina Letters on Applied Physics, élmuwan ti Cina dibere panggancangna generator angka acak kuantum (generator angka acak kuantum, QRNG) operasi sacara real waktos. Naha éta penting? Kusabab kamampuhan pikeun ngahasilkeun (nyata) angka acak mangrupakeun konci pikeun enkripsi.

Anu pang Sistem QRNG kiwari ngagunakeun komponén fotonik jeung éléktronik diskrit, tapi ngahijikeun komponén sapertos kana sirkuit terpadu tetep tantangan teknis utama. Sistem anu dikembangkeun ku grup ngagunakeun fotodioda indium-germanium sareng panguat transimpedansi terpadu sareng sistem fotonik silikon (1) kalebet sistem gandeng sareng attenuator.

Kombinasi komponén ieu ngamungkinkeun QR BAHASA SUNDA kana deteksi sinyal ti sumber éntropi kuantum kalawan nyata ningkat respon frékuénsi. Sakali sinyal acak dideteksi, aranjeunna diprosés ku matriks gerbang anu tiasa diprogram anu nimba nomer acak tina data atah. Alat anu dihasilkeun bisa ngahasilkeun angka dina ampir 19 gigabits per detik, rekor dunya anyar. Nomer acak teras tiasa dikirim ka komputer mana waé nganggo kabel serat optik.

Generasi angka acak kuantum nyaeta di jantung kriptografi. Generators angka acak konvensional ilaharna ngandelkeun algoritma katelah generator angka pseudo-acak, nu, sakumaha ngaranna nunjukkeun, teu sabenerna acak sahingga berpotensi rentan. Di luhur generator angka kuantum optik pausahaan sabenerna acak kayaning Quantum Dice na IDQuantique beroperasi antara séjén. produk maranéhanana geus dipaké komersil.

nu ngatur kumaha objék fisik dianggo dina skala pangleutikna. Sarua kuantum bit 1 atanapi bit 0 nyaéta qubit. (2), nu ogé bisa jadi 0 atawa 1 atawa jadi dina disebut superposition - sagala kombinasi 0 jeung 1. Nedunan itungan dina dua bit klasik (anu bisa 00, 01, 10, jeung 11) merlukeun opat. léngkah.

eta bisa ngalakukeun itungan dina sakabéh opat nagara bagian dina waktos anu sareng. Skala ieu sacara éksponénsial - sarébu qubit bakal ku sababaraha cara langkung kuat tibatan superkomputer pangkuatna di dunya. Konsep kuantum séjén anu krusial pikeun komputasi kuantum nyaéta kabingunganalatan nu qubits bisa correlated dina cara sapertos nu aranjeunna digambarkeun ku hiji kaayaan kuantum. Pangukuran salah sahijina langsung nunjukkeun kaayaan anu sanés.

Entanglement penting dina kriptografi jeung komunikasi kuantum. Sanajan kitu, potensi komputasi kuantum perenahna henteu dina ngagancangkeun komputasi. Sabalikna, éta nyayogikeun kaunggulan éksponénsial dina sababaraha kelas masalah, sapertos ngitung jumlah anu ageung, anu bakal ngagaduhan implikasi serius pikeun kaamanan cyber.

Tugas paling urgent komputasi kuantum nyaeta nyieun cukup qubits toleran kasalahan pikeun muka konci poténsi komputasi kuantum. Interaksi antara qubit sareng lingkunganana ngirangan kualitas inpormasi dina microseconds. Hese sareng mahal pikeun ngasingkeun qubit tina lingkunganana, contona, ku cara niiskeunana ka suhu anu caket sareng nol mutlak. Noise naek kalawan jumlah qubits, merlukeun téhnik koréksi kasalahan canggih.

ayeuna diprogram tina gerbang logika kuantum tunggal, anu tiasa ditampi pikeun komputer kuantum prototipe leutik, tapi henteu praktis upami aya rébuan qubit. Anyar-anyar ieu, sababaraha perusahaan sapertos IBM sareng Classiq parantos ngembangkeun lapisan anu langkung abstrak dina tumpukan program, anu ngamungkinkeun para pamekar ngawangun aplikasi kuantum anu kuat pikeun ngabéréskeun masalah dunya nyata.

Profesional yakin yén aktor anu boga niat goréng bisa ngamangpaatkeun kauntungan komputasi kuantum nyieun pendekatan anyar pikeun palanggaran kaamanan cyber. Éta tiasa ngalakukeun tindakan anu bakal mahal teuing sacara komputasi dina komputer klasik. Kalayan komputer kuantum, hacker sacara téoritis tiasa gancang nganalisa set data sareng ngaluncurkeun serangan canggih ngalawan sajumlah ageung jaringan sareng alat.

Sanajan di momen sigana saperti teu mirip nu di Pace kiwari kamajuan téhnologis, mecenghulna tujuan umum komputasi kuantum baris geura-giru sadia dina awan salaku infrastruktur salaku platform jasa, sahingga sadia pikeun rupa-rupa pamaké.

Deui dina 2019, Microsoft ngumumkeun yén éta bakal nawiskeun komputasi kuantum dina awan Azure Anjeun, sanajan ieu bakal ngawatesan pamakéan maranéhna pikeun milih konsumén. Salaku bagian tina produk ieu, pausahaan nyadiakeun solusi kuantum kayaning Solvers i algoritma, software kuantum, sapertos simulator sareng alat estimasi sumberdaya, ogé hardware kuantum sareng rupa-rupa arsitéktur qubit anu berpotensi dieksploitasi ku peretas. Panyadia jasa komputasi awan kuantum sanésna nyaéta IBM sareng Amazon Web Services (AWS).

Gelut tina algoritma

Ciphers digital klasik ngandelkeun rumus matematik kompléks pikeun ngarobah data kana pesen énkripsi pikeun neundeun jeung pangiriman. Éta dianggo pikeun énkripsi sareng ngadekrip data. konci digital.

Ku alatan éta, panyerang nyoba megatkeun métode énkripsi guna maok atawa ngarobah informasi nu ditangtayungan. Cara anu écés pikeun ngalakukeun ieu nyaéta nyobian sagala konci anu mungkin pikeun nangtukeun hiji anu bakal ngadekrip data deui kana bentuk anu tiasa dibaca ku manusa. Prosésna tiasa dilaksanakeun nganggo komputer konvensional, tapi peryogi seueur usaha sareng waktos.

Aranjeunna ayeuna aya dua jenis utama enkripsi: simetriskonci anu sami dianggo pikeun énkripsi sareng ngadekrip data; sakumaha ogé asimétri, nyaeta, ku konci publik nu ngawengku sapasang konci nu patali matematis, salah sahiji nu sadia umum pikeun ngidinan jalma pikeun encrypt pesen pikeun nu boga pasangan konci, sarta séjén disimpen sacara pribadi ku nu boga pikeun ngadekrip pesen.

W énkripsi simetris konci anu sarua dipaké pikeun encrypt na ngadekrip sapotong dibikeun data. Conto algoritma simetris: Standar Énkripsi Canggih (AES). Algoritma AES, diadopsi ku pamaréntah AS, ngarojong tilu ukuran konci: 128-bit, 192-bit, jeung 256-bit. Algoritma simetris biasana dianggo pikeun tugas énkripsi massal sapertos énkripsi pangkalan data ageung, sistem file, sareng mémori obyék.

W énkripsi asimétri data énkripsi ku hiji konci (biasana disebut salaku konci publik) jeung dekripsi ku konci sejen (biasa disebut salaku konci swasta). Biasa dipaké Algoritma rivest, Shamira, Adleman (RSA) mangrupikeun conto algoritma asimétri. Sanajan aranjeunna laun ti enkripsi simetri, algoritma asimétri ngajawab masalah distribution konci, nu mangrupa masalah penting dina enkripsi.

Kriptografi konci umum Hal ieu dipaké pikeun tukeur aman tina konci simetris jeung auténtikasi digital atawa nandatanganan talatah, dokumén, jeung sertipikat nu ngahubungkeun konci umum jeung identitas Panyekel maranéhanana. Nalika kami nganjang ka situs wéb anu aman anu nganggo protokol HTTPS, browser kami nganggo kriptografi konci umum pikeun ngaoténtikasi sertipikat situs wéb sareng nyetél konci simetris pikeun énkripsi komunikasi ka sareng ti halaman wéb.

Kusabab praktis sadaya aplikasi internét aranjeunna ngagunakeun duanana kriptografi simetrisи kriptografi konci publikduanana bentuk kudu aman. Cara panggampangna pikeun rengat kodeu nyaéta pikeun nyobaan sadaya konci anu mungkin dugi ka anjeun kéngingkeun anu tiasa dianggo. Komputer biasa aranjeunna tiasa ngalakukeun eta, tapi hésé pisan.

Contona, dina bulan Juli 2002, grup ngumumkeun yén maranéhna geus kapanggih konci simetris 64-bit, tapi merlukeun usaha 300 jalma. jalma pikeun leuwih ti opat satengah taun gawé. Hiji konci dua kali panjangna, atawa 128 bit, bakal boga leuwih ti 300 sextillion solusi, jumlah nu dinyatakeun salaku 3 jeung nol. Komo superkomputer panggancangna di dunya Bakal butuh triliun taun pikeun manggihan konci katuhu. Tapi, téknik komputasi kuantum anu disebut algoritma Grover ngagancangkeun prosés ku cara ngarobah konci 128-bit kana komputer kuantum sarimbag sareng konci 64-bit. Tapi panyalindunganna basajan - koncina kedah dipanjangkeun. Contona, konci 256-bit boga panyalindungan anu sarua ngalawan serangan kuantum sakumaha konci 128-bit ngalawan serangan normal.

Kriptografi konci umum kumaha oge, ieu masalah loba badag alatan cara math jalan. Populér poé ieu algoritma enkripsi konci publikdisebut persÃ, Diffiego-Hellman i kriptografi kurva elliptic, aranjeunna ngidinan Anjeun pikeun mimitian ku konci publik jeung ngitung konci swasta matematis tanpa ngaliwatan sagala kemungkinan.

aranjeunna tiasa ngarobih solusi énkripsi anu kaamananna dumasar kana faktorisasi integer atanapi logaritma diskrit. Contona, ngagunakeun métode RSA loba dipaké dina e-commerce, hiji konci swasta bisa diitung ku factoring angka nu mangrupakeun produk tina dua wilangan perdana, kayaning 3 jeung 5 pikeun 15. Nepi ka ayeuna, enkripsi konci publik geus unbreakable. . Panalungtikan Peter Shore di Massachusetts Institute of Technology leuwih ti 20 sababaraha taun ka pengker némbongkeun yén megatkeun enkripsi asimétri mungkin.

bisa rengat nepi ka 4096-bit pasangan konci dina ngan sababaraha jam ngagunakeun téhnik disebut algoritma Shor urang. Sanajan kitu, ieu téh idéal komputer kuantum masa depan. Ayeuna, jumlah panggedena anu diitung dina komputer kuantum nyaéta 15 - jumlahna aya 4 bit.

sanajan algoritma simetris Algoritma Shor henteu bahaya, kakuatan komputasi kuantum maksakeun ukuran konci dikalikeun. Salaku conto komputer kuantum badag ngajalankeun on algoritma Grover urang, anu ngagunakeun téknik kuantum pikeun naroskeun pangkalan data gancang pisan, tiasa masihan paningkatan kinerja opat kali lipat dina serangan brute-force ngalawan algoritma enkripsi simetris sapertos AES. Pikeun ngajaga ngalawan serangan gaya kasar, ganda ukuran konci pikeun nyadiakeun tingkat panyalindungan sarua. Pikeun algoritma AES, ieu hartosna nganggo konci 256-bit pikeun ngajaga kakuatan kaamanan 128-bit ayeuna.

dinten ieu énkripsi RSA, wangun enkripsi anu loba dipaké, utamana lamun ngirimkeun data sénsitip ngaliwatan Internét, dumasar kana angka 2048-bit. Para ahli memperkirakan éta komputer kuantum butuh saloba 70 juta qubits pikeun megatkeun enkripsi ieu. Sanaos ayeuna komputer kuantum pangbadagna teu leuwih ti saratus qubits (sanajan IBM jeung Google boga rencana pikeun ngahontal hiji juta ku 2030), bisa jadi lila saméméh anceman nyata mucunghul, tapi salaku Pace panalungtikan di wewengkon ieu terus ngagancangkeun, teu bisa maréntah kaluar yén komputer saperti bakal diwangun dina 3-5 taun ka hareup.

Contona, Google jeung KTH Institute di Swedia geus dilaporkeun nembe kapanggih "cara hadé" pikeun Komputer kuantum tiasa ngalakukeun itungan anu ngalanggar kodeu, ngurangan jumlah sumberdaya maranéhna butuh ku urutan gedena. Tulisanna, diterbitkeun dina MIT Technology Review, nyatakeun yén komputer kalayan 20 juta qubits tiasa rengat angka 2048-bit dina ngan 8 jam.

kriptografi pos-kuantum

Dina taun anyar, élmuwan geus digawé teuas pikeun nyieun enkripsi "kuantum-aman".. American Scientist ngalaporkeun yén National Institute of Standards and Technology (NIST) Amérika Serikat parantos nganalisa 69 téknik anyar poténsial anu disebut "kriptografi pos-kuantum (PQC)". Sanajan kitu, surat nu sarua nyebutkeun yén sual cracking kriptografi modern ku komputer kuantum tetep hypothetical keur waktu.

3. Salah sahiji model kriptografi basis bolong geus diwangun.

Dina sagala hal, nurutkeun laporan 2018 ti National Academy of Sciences, Téknik sarta Kedokteran, "kriptografi anyar kudu dimekarkeun sarta dilaksanakeun ayeuna, sanajan komputer kuantum sanggup megatkeun kriptografi dinten ieu teu diwangun dina dasawarsa". . Komputer kuantum pemecah kode masa depan tiasa gaduh kakuatan ngolah saratus rébu kali langkung seueur sareng ngirangan tingkat kasalahan, ngajantenkeun aranjeunna sanggup ngalawan prakték cybersecurity modern.

Tina solusi anu disebut "kriptografi pos-kuantum" dipikanyaho, khususna, Perusahaan PQShield. Profesional kaamanan tiasa ngagentos algoritma kriptografi konvensional sareng algoritma jaringan. (kriptografi basis kisi) anu dijieun kalawan kaamanan dina pikiran. Métode anyar ieu nyumputkeun data dina masalah matematik kompléks nu disebut kisi (3). Struktur aljabar sapertos hese direngsekeun, ngamungkinkeun para cryptographers pikeun ngamankeun inpormasi sanajan dina nyanghareupan komputer kuantum anu kuat.

Numutkeun hiji panalungtik IBM, Cecilia Boschini, kriptografi basis jaringan bolong bakal nyegah serangan basis komputer kuantum dina mangsa nu bakal datang, kitu ogé nyadiakeun dadasar pikeun enkripsi homomorphic pinuh (FHE), anu ngamungkinkeun pamaké pikeun ngalakukeun itungan dina file tanpa nempo data atawa exposing ka hacker.

Métode séjén anu ngajangjikeun nyaéta distribusi konci kuantum (Efisiensi). Distribusi kuantum konci QKD (4) ngagunakeun fénoména mékanika kuantum (sapertos entanglement) pikeun nyayogikeun konci énkripsi rahasia lengkep sareng bahkan tiasa ngingetkeun ngeunaan ayana "eavesdropper" antara dua titik tungtung.

Mimitina, metode ieu ngan ukur tiasa dilakukeun dina serat optik, tapi ayeuna Quantum Xchange parantos ngembangkeun cara pikeun ngirimkeunana dina Internét ogé. Contona, percobaan Cina ngeunaan KKK ngaliwatan satelit dina jarak sababaraha sarébu kilométer dipikawanoh. Salian Cina, panaratas di wewengkon ieu nyaéta KETS Quantum Security jeung Toshiba.

4. Salah sahiji modél distribusi konci kuantum, QKD