Podczas gdy biznes wciąż próbuje okiełznać AI, na horyzoncie pojawia się  już kolejna rewolucja: technologia kwantowa. Komercyjnych rozwiązań na masową skalę wciąż brakuje, ale nadejdą one równie szybko, a może nawet szybciej, niż obecna fala sztucznej inteligencji. Największą przeszkodą, przed którą stoją dziś projektanci komputerów kwantowych, pozostaje podatność kubitów na błędy wynikające z utraty spójności stanu kwantowego pod wpływem otoczenia.

-Kluczowa bariera to fizyka. Utrzymanie stabilnego stanu kubitów wymaga schłodzenia procesora do temperatury bliskiej zeru absolutnemu, rzędu minus 273°C, a więc chłodniejszej niż otwarta przestrzeń kosmiczna, gdzie panuje około minus 270°C. Sama jednostka obliczeniowa zajmuje przy tym ułamek procenta objętości całej instalacji, reszta to infrastruktura kriogeniczna niezbędna do utrzymania tego stanu” – tłumaczy Peter Robinson, President of Consulting w Info-Tech Research Group.

W codziennych zadaniach, przeglądaniu internetu czy edycji tekstu,  komputery kwantowe nie biją na głowę  klasycznych pecetów. Ich przewaga ujawnia się dopiero przy zadaniach specyficznych: faktoryzacji dużych liczb, projektowaniu nowych materiałów i leków czy optymalizacji złożonych problemów logistycznych i finansowych.

Peter Robinson zwraca uwagę na groźne zjawisko „harvest now, decrypt later”. Polega ono na przechwytywaniu dziś zaszyfrowanych danych z myślą o ich odszyfrowaniu, gdy pojawią się wystarczająco wydajne maszyny kwantowe. Złamanie typowego klucza szyfrującego klasy AES metodami dostępnymi obecnie zajęłoby superkomputerowi około 10 tysięcy lat. Komputerowi kwantowemu może to zająć zaledwie kilkanaście minut. W praktyce oznacza to, że dane uznawane dziś za bezpiecznie zaszyfrowane, dokumentacja finansowa, tajemnice handlowe, komunikacja rządowa,  nie są chronione „na zawsze”, a jedynie do momentu, w którym ktoś zdobędzie dostęp do wystarczająco dojrzałej technologii kwantowej. Pytanie brzmi: kiedy to nastąpi?

Zdaniem amerykańskiej agencji DARPA pełnoskalowa, praktyczna zdolność łamania dzisiejszych algorytmów szyfrujących przez komputery kwantowe może pojawić się w 2033 roku. Peter Robinson, powołując się na doświadczenia zespołów badawczych związanych m.in. z MIT, uważa jednak, że ten moment może nadejść nawet trzy lata wcześniej, już w 2030 roku. Powód? Skala inwestycji  napędzająca kwantowy wyścig.

Zagrożenia dla finansów, infrastruktury i kryptoaktywów

Ryzyko „harvest now, decrypt later” to jednak nie jedyny front, na którym złamanie dzisiejszej kryptografii da się odczuć boleśnie. Algorytmy takie jak RSA, ECC czy Diffie-Hellman stanowią podstawę m.in. TLS i podpisów cyfrowych, a ich złamanie oznacza podważenie bezpieczeństwa praktycznie każdej transmisji danych w sieci. Zagrożone są również systemy finansowe i infrastruktura płatnicza, w tym sieci takie jak SWIFT,  bazujące na mechanizmach dziś uznawanych za bezpieczne. Eksperci obawiają się o systemy SCADA, sieci energetyczne, infrastrukturę obronną i satelitarną – to obszary, w których błąd może mieć skutki nie tylko cyfrowe, ale i fizyczne.

Osobną kwestią pozostają kryptowaluty. Na ataki szczególnie narażone są starsze implementacje algorytmów zabezpieczających transakcje w sieciach blockchain, w tym część rozwiązań stosowanych w Bitcoinie. Jak wskazują dane branżowe, około 35% podaży bitcoina znajduje się dziś na adresach teoretycznie podatnych na przyszłe ataki kwantowe.

Dobra wiadomość jest taka, że branża nie zaczyna od zera. National Institute of Standards and Technology (NIST) już od 2016 roku przygotowuje organizacje na erę postkwantową, a efektem tej pracy są konkretne, gotowe do wdrożenia standardy szyfrowania odpornego na ataki kwantowe, między innymi CRYSTALS-Kyber (standaryzowany jako FIPS-203) do wymiany kluczy oraz CRYSTALS-Dilithium (FIPS-204 i FIPS-205) do podpisów cyfrowych.  Wdrożenie tych algorytmów już dziś nie generuje istotnych dodatkowych kosztów, a jednocześnie zabezpiecza dane zarówno na dziś, jak i na przyszłość.