От «квантовой неопределённости» к «квантовой ясности»

От «квантовой неопределённости» к «квантовой ясности»

Сейчас часто пишут про что-то квантовое — ​квантовый компьютер, квантовая угроза, квантовая и постквантовая криптография. Как понять всё это, не будучи профессором физики? Попробуем разобраться, не сильно углубляясь в науку, но оставаясь в русле информационной безопасности.

Квантовый компьютер

В отличие от обычных компьютеров, оперирующих нулями и единицами (битами), квантовый компьютер оперирует кубитами. Кубит находится в двух состояниях одновременно, а множество кубитов гипотетически позволяет очень быстро находить решение задачи. Такое умение называется квантовым «превосходством». Учёные ещё не научились удерживать большое количество кубитов в стабильном состоянии и надёжно управлять ими, но работа активно ведётся, и, по различным оценкам, к 2029–2035 годам квантовые компьютеры смогут решать реальные задачи. Одна из таких задач — ​факторизация, т. е. разложение числа на множители. Если число содержит несколько сотен знаков, на его факторизацию необходимо потратить сотни или тысячи лет, т. к. единственный способ её решения — ​перебор. А для квантового компьютера разработан алгоритм Шора, который сможет делать это практически мгновенно.

В чём же проблема? Один из столпов нашей безопасности — ​асимметричное шифрование — ​опирается, в частности, на алгоритм RSA, который использует тот факт, что два больших числа можно быстро перемножить, но результат невозможно в разумное время разложить на исходные множители. Когда квантовые компьютеры выйдут на рабочую мощность, это будет ударом по информационной безопасности планетарного масштаба, в первую очередь — ​по платёжным системам, блокчейну.

Квантовая угроза

Мы плавно подошли к понятию «квантовая угроза»: это потенциальный ущерб системам безопасности от атак с использованием квантовых компьютеров. Можно ли противостоять «квантовой угрозе»? На данный момент для всех криптоалгоритмов, чувствительных к квантовым атакам, уже разработаны безопасные аналоги. Совокупность этих алгоритмов объединяет ещё одно понятие — ​«постквантовая криптография». Но для того, чтобы новые алгоритмы встали на службу нашей безопасности, им ещё необходимо пройти большой путь — ​от одобрения регулятора до реализации в конечных устройствах.

А как обстоят дела у нас, в России? Разработка собственных постквантовых алгоритмов идёт полным ходом. На текущий момент пока нет официально утверждённых решений, но работа в этом направлении тоже ведётся.

Квантовая криптография

Ну и напоследок — ​о квантовой криптографии. Это дисциплина на стыке наук, подарившая нам технологию квантового распределения ключей — ​КРК. Суть технологии в том, чтобы выработать общий секретный ключ в двух точках. В отличие от используемой сейчас «доверенной доставки» (де-факто, это человек с «флешкой»), технология КРК позволяет создать ключи в автоматическом режиме и сколько угодно часто (например, раз в минуту или даже чаще). В двух словах это работает так: из одной точки в другую по оптическому волокну передаются единичные фотоны, несущие информацию, закодированную в их физических характеристиках. При осуществлении атаки «человек посередине» злоумышленник вклинивается в линию и пытается измерить характеристики фотонов. Но измерить фотон можно только один раз — ​при измерении он перестаёт существовать. Злоумышленник не сможет изготовить точную копию перехваченного фотона, его действия приведут к искажению информации в канале, и факт атаки станет известен. Поэтому ключ перехватить невозможно.

В настоящее время в России уже построена магистральная квантовая сеть (МКС) на участках Москва — СПб, Москва — Екатеринбург и Москва — Сочи. Назначение МКС — ​предоставлять услугу «ключ как сервис», чтобы удалённые друг от друга устройства смогли получить общий секретный ключ. Кстати, наш продукт ФПСУ Q тоже участвует в этом проекте.

В контексте квантовой угрозы технология КРК позволяет значительно снизить риски перехвата информации благодаря частой смене ключей, а комбинация КРК с постквантовыми алгоритмами и вовсе сводит эти риски на нет.

Надеемся, нам удалось заменить «квантовую неопределенность» на «квантовую ясность»!

Реклама. ООО «АМИКОН», ИНН: 7701025060, Erid: 2VfnxxQry7H