Technologie kwantowe zrewolucjonizują obszar cyberbezpieczeństwa. Złamanie kwantowych szyfrów będzie niemożliwe nawet dla komputerów kwantowych

- W najbliższych latach Europa i cały świat na pewno intensywnie będą rozwijać technologie kwantowe. Trzy główne nurty technologii kwantowych, które są rozwijane, to komunikacja kwantowa, komputery kwantowe, które służą do przeprowadzania obliczeń kwantowych, oraz metrologia kwantowa służąca różnego rodzaju pomiarom, np. w świecie medycyny - wymienia Tadeusz Kocman, kierownik ds. rozwoju biznesu w SYDERAL Polska.

W komunikacji kwanty są gwarantem bezpieczeństwa szyfrowanych danych. Projekt związany z tym obszarem jest od kilku lat realizowany przez Komisję Europejską w ramach programu European Quantum Communication Infrastructure. Inicjatywa ma na celu zbudowanie bezpiecznej infrastruktury komunikacji kwantowej, która obejmie całą Unię Europejską, w tym jej terytoria zamorskie. Kraje uczestniczące w projekcie współpracują z Komisją Europejską i Europejską Agencją Kosmiczną w projektowaniu, opracowywaniu i wdrażaniu EuroQCI. Pełna funkcjonalność ma być osiągnięta do 2027 roku. W ramach prac naziemnych opracowywane są usługi dotyczące dystrybucji klucza kwantowego, będącego niezwykle bezpieczną formą szyfrowania. Do tworzenia tych kluczy potrzebny jest kontroler źródła splątania kwantowego.

- W świecie cyberbezpieczeństwa korzystamy z rozwiązań fizyki kwantowej, czyli prawa mówiącego, że jeśli mamy splątaną parę fotonów, to odczyt jednego z nich zaburza również stan tego drugiego z pary. Prawo o nieklonowaniu fotonów również sprawia, że nie możemy podsłuchać takiego komunikatu przesłanego poprzez strumień splątanych fotonów w sposób, który nie ujawniłby, że ta wiadomość była podsłuchana. Dodatkowo idealna losowość procesów kwantowych zapewnia również idealne bezpieczeństwo - wyjaśnia Kocman.

Kraje uczestniczące w europejskim projekcie zaczynają też projektować i budować sieci komunikacji kwantowej. Planują też połączenia transgraniczne z innymi sieciami, które będą działać na ziemi i w kosmosie.

- Jeśli chodzi o komunikację kwantową, tutaj pierwszymi klientami będą oczywiście instytucje - mówi Kocman. - Z kolei jeśli chodzi o zastosowania, to możemy przede wszystkim myśleć o obszarach, gdzie wymagana jest długoterminowa tajność przesyłanych danych. To mogą być dane administracji państwowej, które są objęte tajemnicą państwową, ale mogą to być też dane medyczne. Na przykład przesłanie sekwencjonowanego kodu DNA danej osoby musi być bardzo dobrze zabezpieczone, tak aby nie trafiło w niepowołane ręce. W takim przypadku ktoś mógłby być w stanie określić prawdopodobną historię naszych chorób genetycznych w przyszłości.

Amerykańska Agencja ds. Cyberbezpieczeństwa i Bezpieczeństwa Infrastruktury (CISA) ogłosiła na początku lipca start inicjatywy Post-Quantum Cryptography mającej na celu ujednolicenie i stymulowanie wysiłków w zakresie przeciwdziałania zagrożeniom stwarzanym przez obliczenia kwantowe. Technologia ta, stanowiąca odpowiedź na najbardziej skomplikowane problemy, może być bowiem wykorzystywana również przez cyberprzestępców.

- Stosowane teraz metody szyfrowania komunikacji opierają się na skomplikowanych działaniach matematycznych, które są trudne do przeprowadzenia dla komputerów i superkomputerów. Złamanie stosowanych szyfrów stanowiłoby poważne wyzwanie nawet dla największego superkomputera i zajęłoby setki lub tysiące lat. Natomiast komputery kwantowe będą w stanie takie problemy rozwiązywać w skali godzin i dlatego jest to niebezpieczeństwo. Pytanie, czy obecni hakerzy będą w stanie uzyskać dostęp do takiego rodzaju komputerów kwantowych. Wydaje się, że nie będzie to zbyt prawdopodobne, ponieważ wymagałoby to ogromnych nakładów pieniężnych na pozyskanie tego typu urządzeń - uważa ekspert.

National Institute of Standards and Technology, instytucja analogiczna do polskiego Głównego Urzędu Miar, wybrał pierwszą grupę algorytmów kryptograficznych, które będą stanowić podstawę do standaryzacji kryptografii postkwantowej, czyli takiej, która będzie odporna na złamanie szyfru za pomocą komputera kwantowego. Algorytmy powstały dzięki współpracy ekspertów z wielu krajów i instytucji. Do 2024 roku standard nie będzie dostępny w użytku komercyjnym.

Według analityków MarketsandMarkets, wartość rynku obliczeń kwantowych osiągnie do 2026 roku pułap niemal 1,8 mld dol. W 2021 roku była ona oceniana zaledwie na niespełna 0,5 mld dol. Eksperci Deloitte’a w raporcie dotyczącym tegorocznych trendów technologicznych jako jeden z nich wskazali erę Quantum Computing, choć jak podkreślają, jej potencjał nie zostanie zrealizowany przed końcem tej dekady. Mimo to zarówno rządy, jak i firmy oraz inwestorzy będą się przygotowywać do jej nadejścia. Deloitte przewiduje, że moc obliczeniowa komputerów kwantowych będzie się podwajać każdego roku. Do najciekawszych rynków, na których komputery kwantowe mogą w najbliższym czasie zaistnieć, analitycy firmy konsultingowej zaliczają chemię kwantową, materiałoznawstwo, komunikację kwantową, poprawę wydajności algorytmów sztucznej inteligencji czy analizę i tworzenie tekstu.