"Зможуть зламати будь-який код і шифр": експерти розповіли, чим небезпечні квантові комп'ютери

квантовий комп'ютер, Google
Фото: Google

Фахівці з МВФ вважають, що незабаром з'явиться машина, яка повністю нівелює всі переваги сучасної криптографії. Тому нам слід якнайшвидше шукати способи захисту від такого сильного "хакера".

Квантові комп'ютери можуть досягти такого рівня оптимізації, який дозволив би зламати багато сьогоднішніх ключів шифрування за менший час, ніж потрібно для їх генерації за допомогою звичайних цифрових комп'ютерів. Тому, вважають експерти, фінансові установи повинні добре прокачати свої системи кібербезпеки, повідомляє imf.org, посилаючись на робочий документ МВФ 21/71*.

"Квантові комп'ютери можуть значно перевершити цифрові комп'ютери, які дотримуються класичних законів фізики... Донедавна так звана квантова перевага була лише теорією. Однак у 2019 році Google використовував квантовий комп'ютер для виконання конкретного обчислювального завдання всього за 200 с. І, як заявила тоді компанія, на виконання такого ж завдання в найпотужнішого цифрового суперкомп'ютера пішло б 10 тис. років", — пишуть автори документа (їхні імена та посади названі наприкінці матеріалу, — ред.).

Експерти стверджують, що квантові комп'ютери, вирішуючи проблеми з більшою точністю та швидкістю, ніж цифрові, можуть прискорити наукові відкриття й інновації, зробити революцію в моделюванні фінансових ринків і розширити можливості машинного навчання (МН) та штучного інтелекту (ШІ).

"Їх можна використовувати для моделювання субатомних частинок, молекулярних взаємодій і хімічних реакцій. Це може зробити революцію в хімічній інженерії та матеріалознавстві. Квантові комп'ютери також можуть допомогти нам зрозуміти зміну клімату", — зазначається в статті.

На думку авторів, квантові комп'ютери можуть трансформувати й фінансову систему. Вони могли б виконувати точніше моделювання методом Монте-Карло, яке використовується для прогнозування поведінки ринків за допомогою моделювання ціноутворення та ризиків у реальному часі, або вирішувати такі завдання, як розподіл капіталу, визначення портфельних інвестицій, управління готівкою в мережах банкоматів, вони могли б прискорити навчання МН-алгоритмів — і це за частки секунди.

Проте є ризики, наголошують фахівці. Наприклад, вони вважають, що обчислювальна потужність квантових машин може загрожувати сучасній криптографії.

"Сучасна криптографія заснована на трьох основних типах алгоритмів:

  • симетричні ключі,
  • асиметричні ключі (так звані відкриті ключі),
  • хеш-функції.

У разі симетричних ключів той самий ключ використовується для шифрування та дешифрування повідомлення. Асиметрична криптографія використовує пару пов'язаних ключів (один закритий, інший відкритий). Повідомлення, зашифроване одним ключем, може бути розшифроване лише за умови використання пари ключів. Ці алгоритми застосовують для цифрової аутентифікації, цифрових підписів і захисту даних. Хеш-функції перетворять цифрове введення на унікальний набір байтів фіксованого розміру. Вони використовуються для безпечного зберігання паролів і підтримки цифрової ідентифікації", — пояснюють у матеріалі.

Фахівці запевняють, що всі ці криптографічні алгоритми більш-менш надійно захищають дані, але квантові машини легко з ними впораються, особливо з відкритими ключами. Справа в тому, що їхня розробка ґрунтується на проблемі факторизації чисел, у результаті цифровим комп'ютерам важко підібрати закритий ключ, навіть якщо відомий відкритий ключ (або навпаки). А ось квантові комп'ютери зможуть підібрати ключі без особливих зусиль, упевнені вони.

"Навіть найсучасніші цифрові суперкомп'ютери не можуть зламати ключі та хеші миттєво. Однак квантові комп'ютери зможуть вирішувати складні математичні завдання експоненційно швидше, ніж цифрові суперкомп'ютери. Це зробить асиметричну криптографію застарілою та послабить інші криптографічні ключі за лічені хвилини", — повідомляють автори.

Асиметричні ключі широко використовують у захисту зв'язку через інтернет. Успішні атаки поставлять під загрозу мобільний банкінг, електронну комерцію, платіжні транзакції, зняття готівки в банкоматах, зв'язок через VPN. Вразливими виявляться вебсервіси та програми, що використовують криптографію з відкритим ключем, — електронні гаманці, наприклад.

"Фактично майже будь-яке зашифроване особисте або фінансове повідомлення, відправлене та збережене сьогодні, може бути розшифроване заднім числом за допомогою потужного квантового комп'ютера. Більшість фінансових установ і органів-регуляторів ще не усвідомлюють цих нових ризиків", — пишуть експерти.

Вони рекомендують фінустановам уже зараз розпочати підготовку до так званого криптографічного переходу. Для цього фінустанови мають розробити плани переходу криптографії, яка існує, на квантово-стійкі алгоритми.

квантовий комп'ютер, науковець
Квантовий комп'ютер IBM
Фото: IBM

"Вразливі алгоритми необхідно буде перевести на постквантову криптографію. Фінансові установи також мають розвивати криптографічну гнучкість, щоб алгоритми можна було легко оновлювати", – радять експерти.

"Сучасні квантові комп'ютери поки що дуже чутливі. Проте скоро з'являться машини, які виконують обчислення з меншою кількістю помилок і здатні зламувати найскладніші коди. Фінансові установи повинні усвідомлювати ризики та захищати свої системи, поки не стало занадто пізно. Ми знаємо чимало повчальних історій про нібито неруйнівні коди, які зламувалися новими технологіями", — резюмують фахівці.

*Документ був складений Хосе Деодоро, власником платформи для збору даних у Департаменті інформаційних технологій МВФ, Маджидом Малайком, провідним експертом із ризиків цифрової трансформації та кібербезпеки в Департаменті інформаційних технологій МВФ, Махаїлом Горбанєвим, старшим економістом Департаменту стратегії, політики та аналізу МВФ, Тахсіном Сааді Седіком, заступником начальника відділу Департаменту країн Азії й Тихого океану МВФ.