Что такое квантовые вычисления и угрожают ли они кибербезопасности?

Словарь Квантовые вычисления в кибербезопасности Квантовые вычисления в кибербезопасности Все, что знаете о кибербезопасности, может полностью измениться. Мы не знаем точно, произойдет ли это и когда, поэтому сейчас самое время узнать о такой возможности. Этот сдвиг связан с появлением квантовых компьютеров, которые могут решать проблемы и развертывать технологии шифрования и дешифрования, выходящие далеко за рамки возможностей обычных компьютеров, которые мы все используем сегодня. Их использование по-прежнему ограничено, но с точки зрения кибербезопасности и шифрования квантовые компьютеры полностью меняют правила игры в той (теоретической) точке, где они выходят на рынок мейнстрима. Квантовые вычисления — это очень сложный и технический предмет, но понимание основ — как они работают, их потенциальные последствия для безопасности и как оставаться защищенными — имеет решающее значение. Мы создали это руководство, чтобы помочь вам понять риски, связанные с квантовыми вычислениями, независимо от вашего уровня технических знаний. Что такое квантовые вычисления? Во-первых, давайте начнем с простого объяснения квантовых вычислений, основанного на принципах квантовой механики. В отличие от стандартных компьютеров, которые используют биты (которые представляют либо 0, либо 1), квантовые компьютеры используют «кубиты» (qubits). Кубиты могут существовать в суперпозиции как 0, так и 1 одновременно, что резко увеличивает вычислительную мощность. Кроме того, они могут взаимодействовать посредством явления, называемого запутанностью (entanglement), что позволяет квантовым компьютерам решать сложные задачи с беспрецедентной скоростью. Кубиты — это настоящие физические частицы, а это значит, что для правильного функционирования им требуются очень специфические условия в квантовых компьютерах. В связи с этим они размещаются в криогенных контейнерах при экстремально низких температурах и изолированы от окружающей среды. Каковы преимущества использования квантовых вычислений? Квантовые компьютеры могут обеспечивать гораздо большую вычислительную мощность, что позволяет им обрабатывать гораздо больше данных, чем обычный компьютер. В эпоху экспоненциального роста объемов данных и развития искусственного интеллекта (ИИ) эти возможности могут сыграть важную роль в открытии новых технологических возможностей. Однако использование квантовых компьютеров в более широком мире до сих пор было относительно ограниченным, и этому есть несколько причин. Защита и охлаждение кубитов и масштабная разработка квантовых компьютеров могут оказаться очень дорогостоящими делами. В результате пока появилось лишь небольшое количество экономически жизнеспособных вариантов использования, в которых квантовые вычисления применимы на практике. Поскольку квантовые компьютеры работают на основе вероятностей, они не всегда подходят для задач, для которых требуется 100% уверенность в результатах, даже если они работают намного быстрее, чем обычные компьютеры. Вместо этого они оказались полезными при работе с интенсивными рабочими нагрузками, такими как научные исследования или проведение поиска в обширных базах данных в большом масштабе. Почему квантовые вычисления представляют угрозу кибербезопасности? Один из основных вариантов использования квантовых вычислений в  ÐºÐ¸Ð±ÐµÑ€Ð±ÐµÐ·Ð¾Ð¿Ð°ÑÐ½Ð¾ÑÑ‚Ð¸ — это криптография . Более подробная информация о кубитах по сравнению с обычными битами означает, что можно применять гораздо более сложные методы шифрования, которые киберпреступникам будет труднее взломать. Со временем использование квантовых вычислений в криптографии расширяется, но сдерживается от массового внедрения из-за высокой стоимости. Это означает, что, хотя квантовая криптография (QC) может помочь сохранить конфиденциальность связи и передачи данных за счет шифрования, она до сих пор не получила широкого распространения. Однако существует и серьезная угроза для криптографии, связанная с квантовыми вычислениями: так же, как квантовые компьютеры могут использоваться для шифрования сообщений, они также могут быть способны к расшифровке. Хотя они могут быть не в состоянии взломать сложные системы защиты на квантовом уровне, у них не возникнет проблем с расшифровкой типов шифрования AES или RSA, которые мы все используем сегодня. Этот тип дешифрования начался с алгоритма Шора, который был создан профессором Питером Шором из Массачусетского технологического института в середине 1990-х годов. Ожидалось, что алгоритму потребуются годы, чтобы взломать асимметричное шифрование, такое как RSA, но благодаря значительно более высокой вычислительной мощности квантовых компьютеров было доказано, что он может сделать это в течение нескольких минут. Какие отрасли больше всего подвержены угрозам квантовых вычислений? Последствия такого сценария будут катастрофическими в глобальном масштабе. Горстка мощных квантовых компьютеров может позволить киберпреступникам взломать шифрование, обнажив огромные объемы конфиденциальных данных. Все, от утечки финансовых активов и личной информации до государственных и национальных систем безопасности, может быть скомпрометировано. В то время как почти каждая отрасль сталкивается с рисками, четыре из них выделяются как особо уязвимые: Банковское дело Несмотря на то, что финансовая отрасль вложила значительные средства в решения для шифрования и безопасности по очевидным причинам, они потенциально могут быть взломаны квантовыми компьютерами. Это ставит под угрозу миллиарды долларов, фунтов стерлингов и евро наряду с крупномасштабной потерей очень конфиденциальных данных. Если тот же принцип применяется к криптовалюте, блокчейн и смарт-контракты, лежащие в основе Ð¿Ð¾Ð´Ð¾Ð±Ð½Ñ‹Ñ Ð±Ð¸Ñ‚ÐºÐ¾Ð¹Ð½Ð¾Ð² , могут быть демонтированы, что позволит захватить чьи-либо крипто-холдинги. Правительственный сектор Угроза квантовых вычислений для криптографии также может распространиться на национальную безопасность, если она позволит киберпреступникам получить доступ к секретным документам и другой высокочувствительной военной и оборонной информации. На общедоступном уровне это также может привести к тому, что данные, такие как налоговая информация и номера социального страхования, будут конфискованы в злонамеренных целях, а предоставление основных государственных услуг может быть нарушено. Здравоохранение Киберпреступность, основанная на квантах, может повлиять на здравоохранение двумя способами. Во-первых, это нарушение информационных систем органов здравоохранения, что может привести к изъятию личных медицинских записей и информации. Другой — нарушение данных, связанных с важными научными исследованиями, которые имеют жизненно важное значение для улучшения показателей здоровья, повышения эффективности лечения и, в конечном итоге, спасения жизней в ближайшие годы. Облачные сервисы Использование облака для хранения и обработки Ð´Ð°Ð½Ð½Ñ‹Ñ , а также запуска ключевых бизнес-приложений стало обычным явлением во всем мире. Однако это огромное количество конфиденциальной информации является основным кандидатом для вредоносной деятельности в области квантовых вычислений, учитывая, что в настоящее время она даже не защищена должным образом: исследование Thales показало , что только 11% предприятий шифруют не менее 80% своих облачных данных. Насколько близка угроза криптографии квантовыми вычислениями? К счастью, не очень — по крайней мере, сейчас в 2025-м. На своем нынешнем уровне развития квантовые компьютеры не способны справиться с объемом обработки и декодирования данных, который потребовался бы для взлома шифрования RSA. Строительство одного из них потребует много времени и больших инвестиций. По крайней мере, в настоящее время это выходит за рамки навыков и ресурсов даже самых изощренных и хорошо финансируемых киберпреступных операций. Однако, поскольку существует теоретическая возможность создания такого квантового компьютера, органы безопасности не рискуют защитить себя от последствий. Например, в Великобритании Национальный центр кибербезопасности опубликовал официальные рекомендации об угрозе квантовых вычислений и о том, что можно с этим сделать. В настоящее время организации могут предпринять множество шагов, чтобы лучше подготовиться к тому, что может произойти в будущем. Что вы можете сделать, чтобы защитить свой бизнес от угроз квантовых вычислений? Угроза кибербезопасности со стороны квантовых вычислений не является непосредственной, но если угроза все же возникнет, скорость атаки и распространение последствий могут быть чрезвычайно высокими. Вот почему стоит рассмотреть некоторые начальные превентивные меры, в том числе: Применение гибридных подходов к шифрованию В настоящее время разрабатываются несколько инноваций, которые применяют некоторые принципы квантовой механики к обычной кибербезопасности. К ним относятся квантовое распределение ключей (QKD) и квантово-безопасная криптография (QSC); последний предназначен для развития шифрования как математических задач, которые не могут быть взломаны даже квантовыми компьютерами. Будьте в курсе новых разработок в области кибербезопасности Эксперты по безопасности и шифрованию во всем мире активно работают над разработкой стандартизированных методов квантово-безопасного шифрования. В августе 2023 года Национальный институт стандартов и технологий (NIST) в США представил первые стандарты постквантового шифрования (FIPS 203, 204 и 205). Это означает, что со временем организации смогут получить доступ к определенным стандартам безопасности и протоколам, которые являются квантово-безопасными и совместимыми. Поэтому важно, чтобы группы безопасности внимательно следили за развитием событий в этой области, чтобы они могли принять новые меры безопасности при первой же возможности. Избегайте нестандартных решений Такие организации, как NCSC, предостерегали от принятия решений QSC до того, как будут введены новые стандарты. Они выразили обеспокоенность по поводу недостаточной возможности проверки продукта и потенциального отсутствия взаимодействия со стандартизованными решениями, когда они станут доступны. Переход к новым решениям в настоящее время грозит дорогостоящим реинвестированием в дальнейшем. Какую роль ИИ должен играть в кибербезопасности квантовых вычислений? Как и в случае с любой другой технологией, необходимо учитывать потенциальное влияние искусственного интеллекта. Хотя любая реальная комбинация искусственного интеллекта и квантовых вычислений в кибербезопасности все еще является долгосрочным стремлением, потенциал этой комбинации означает, что о ней нужно помнить. До сих пор квантовые вычисления были тесно связаны с искусственным интеллектом, поскольку их вычислительная мощность оказалась чрезвычайно полезной при разработке моделей машинного обучения (ML) и обработки естественного языка (NLP). В настоящее время запуск алгоритмов искусственного интеллекта на квантовых компьютерах не является устойчивым или жизнеспособным. Однако со временем сочетание квантовых вычислений и искусственного интеллекта может оказаться полезным в разработке еще более сложных и не поддающихся расшифровке алгоритмов шифрования. Кроме того, аналитика на основе данных, которую может генерировать ИИ, может точно предсказать риск определенных атак на данные, системы и приложения, помогая обеспечить применение правильных средств защиты в нужных местах. Хотя квантовые вычисления представляют собой будущие риски для шифрования, текущие угрозы кибербезопасности, такие как вредоносное ПО , фишинг и программы-вымогатели, по-прежнему вызывают наибольшую озабоченность. До тех пор, пока квантово-устойчивое шифрование не станет широко доступным, предприятиям и частным лицам следует сосредоточиться на поддержании надежных методов кибербезопасности с помощью надежных решений для защиты от натиска сложных и возникающих киберугроз. Статьи по теме: Source: https://www.kaspersky.ru/resource-center/definitions/what-is-quantum-computing