"Смогут взломать любой код и шифр": эксперты рассказали, чем опасны квантовые компьютеры

Квантовые компьютеры могут достичь такого уровня оптимизации, который позволил бы взломать многие из сегодняшних ключей шифрования за меньшее время, чем требуется для их генерации с помощью обычных цифровых компьютеров. Поэтому, полагают эксперты, финансовые учреждения должны как следует прокачать свои системы кибербезопасности, сообщает imf.org, ссылаясь на рабочий документ МВФ 21/71*.

"Квантовые компьютеры могут значительно превзойти цифровые компьютеры, которые следуют классическим законам физики… До недавнего времени так называемое квантовое превосходство было всего лишь теорией. Однако в 2019 году Google использовал квантовый компьютер для выполнения конкретной вычислительной задачи всего за 200 с. И, как заявила тогда компания, на выполнение такой же задачи у самого мощного цифрового суперкомпьютера ушло бы 10 тыс. лет", — пишут авторы документа (их имена и должности названы в конце материала, — ред.).

Эксперты утверждают, что квантовые компьютеры, решая проблемы с большей точностью и скоростью, чем цифровые, могут ускорить научные открытия и инновации, произвести революцию в моделировании финансовых рынков и расширить возможности машинного обучения (МО) и искусственного интеллекта (ИИ).

"Их можно использовать для моделирования субатомных частиц, молекулярных взаимодействий и химических реакций. Это может произвести революцию в химической инженерии и материаловедении. Квантовые компьютеры также могут помочь нам понять изменение климата", — отмечается в статье.

По мнению авторов, квантовые компьютеры могут трансформировать и финансовую систему. Они могли бы выполнять более точное моделирование методом Монте-Карло, используемое для прогнозирования поведения рынков с помощью моделирования ценообразования и рисков в реальном времени, или решать такие задачи, как распределение капитала, определение портфельных инвестиций, управление наличностью в сетях банкоматов, они могли бы ускорить обучение МО-алгоритмов — и все это за доли секунды.

Однако есть риски, отмечают специалисты. Например, они считают, что вычислительная мощность квантовых машин может угрожать современной криптографии.

"Современная криптография основана на трех основных типах алгоритмов:

• симметричные ключи,
• асимметричные ключи (так называемые открытые ключи),
• хэш-функции.

В случае симметричных ключей один и тот же ключ используется для шифрования и дешифрования сообщения. Асимметричная криптография использует пару связанных ключей (один закрытый, а другой открытый). Сообщение, зашифрованное одним ключом, может быть расшифровано только при использовании пары ключей. Эти алгоритмы применяются для цифровой аутентификации, цифровых подписей и защиты данных. Хэш-функции преобразуют цифровой ввод в уникальный набор байтов фиксированного размера. Они используются для безопасного хранения паролей и поддержки цифровой идентификации", — поясняется в материале.

Специалисты уверяют, что все эти криптографические алгоритмы в более-менее надежно защищают данные, но квантовые машины легко с ними справятся, — особенно с открытыми ключами. Дело в том, что их разработка основывается на проблеме факторизации чисел, в итоге цифровым компьютерам трудно подобрать закрытый ключ, даже если известен открытый ключ (или наоборот). А вот квантовые компьютеры смогут подобрать ключи без особых усилий, уверены они.

"Даже самые современные цифровые суперкомпьютеры не могут взломать ключи и хэши мгновенно. Однако квантовые компьютеры смогут решать сложные математические задачи экспоненциально быстрее, чем цифровые суперкомпьютеры. Это сделает асимметричную криптографию устаревшей и ослабит другие криптографические ключи и хэши. Теоретически полностью функционирующий квантовый компьютер взломает асимметричный ключ за считанные минуты", — сообщают авторы.

Асимметричные ключи широко используются для защиты связи через Интернет. Успешные атаки поставят под угрозу мобильный банкинг, электронную коммерцию, платежные транзакции, снятие наличных в банкоматах, ​​связь через VPN. Уязвимыми окажутся веб-сервисы и приложения, использующие криптографию с открытым ключом, — электронные кошельки, например.

"Фактически, почти любое зашифрованное личное или финансовое сообщение, отправленное и сохраненное сегодня, может быть расшифровано задним числом с помощью мощного квантового компьютера. Большинство финансовых учреждений и регулирующих органов еще не осознают этих новых рисков", — пишут эксперты.

Они рекомендуют финучреждениям уже сейчас начать подготовку к так называемому криптографическому переходу. Для этого финучреждения должны разработать планы по переходу существующей криптографии на квантово-устойчивые алгоритмы.

"Уязвимые алгоритмы необходимо будет перевести на постквантовую криптографию. Финансовые учреждения также должны развивать криптографическую гибкость, чтобы алгоритмы можно было легко обновлять", — советуют эксперты.

"Современные квантовые компьютеры пока очень чувствительны. Тем не менее, скоро появятся машины, выполняющие вычисления с меньшим количеством ошибок и способные взламывать самые сложные коды. Финансовые учреждения должны осознавать риски и защищать свои системы, пока не стало слишком поздно. Мы знаем немало поучительных историй о якобы неразрушимых кодах, которые взламывались новыми технологиями", — резюмируют специалисты.

*Документ был составлен Хосе Деодоро, владельцем платформы для сбора данных в Департаменте информационных технологий МВФ, Маджидом Малайка, ведущим экспертом по рискам цифровой трансформации и кибербезопасности в Департаменте информационных технологий МВФ, Махаилом Горбаневым, старшим экономистом Департамента стратегии, политики и анализа МВФ, Тахсином Саади Седиком, замначальника отдела Департамента стран Азии и Тихого океана МВФ.