Cloud Quantum Computing: een kans op een biljoen dollar met gevaarlijk verborgen risico’s

Quantum Computing (QC) brengt een mix van baanbrekende mogelijkheden en aanzienlijke risico’s met zich mee. Grote technische spelers vinden het leuk IBM,, Google,, Microsoft En Amazone hebben al commerciële QC -cloudservices uitgerold, terwijl gespecialiseerde bedrijven zoals Quantinuum en Psiquantum snel een eenhoornstatus hebben bereikt. Experts voorspellen dat de wereldwijde QC -markt meer dan zou kunnen toevoegen $ 1 biljoen naar de wereld economie tussen 2025 en 2035. Kunnen we echter met zekerheid zeggen dat de voordelen opwegen tegen de risico’s?

Aan de ene kant houden deze geavanceerde systemen de belofte van revolutie teweeggebracht op gebieden zoals drugsontdekking, klimaatmodellering, AI en misschien zelfs de ontwikkeling van kunstmatige algemene intelligentie (AGI). Aan de andere kant introduceren ze ook ernstige uitdagingen op het gebied van cybersecurity die op dit moment moeten worden aangepakt, hoewel volledig functionele kwantumcomputers die de coderingsstandaarden van vandaag kunnen doorbreken, nog enkele jaren verwijderd zijn.

Inzicht in het QC -bedreigingslandschap

De belangrijkste cybersecurity -angst die aan QC is gekoppeld, is het potentieel om coderingsalgoritmen te breken die als onbreekbaar worden geacht. A vragenlijst Door KPMG onthulde dat ongeveer 78% van de Amerikaanse bedrijven en 60% van de Canadese bedrijven verwachten dat kwantumcomputers tegen 2030 mainstream zullen worden. Alarmerend, 73% van de Amerikaanse respondenten en 60% van de Canadese respondenten gelooft dat het slechts een kwestie van tijd is voordat cybercriminalen QC beginnen te gebruiken om de huidige beveiligingsmaatregelen te ondermijnen.

Moderne coderingsmethoden zijn sterk afhankelijk van wiskundige problemen die vrijwel onoplosbaar zijn door klassieke computers, althans binnen een redelijk tijdsbestek. Bijvoorbeeld, het factureren van de grote priemgetallen die worden gebruikt in RSA -codering zou zo’n computer eromheen nemen 300 biljoen jaar. Met het algoritme van Shor (ontwikkeld in 1994 om kwantumcomputers te helpen bij het snel factoren van grote aantallen), zou een voldoende krachtige kwantumcomputer dit mogelijk kunnen oplossen exponentieel sneller.

Het algoritme van Grover, ontworpen voor ongestructureerde zoekopdracht, is een echte game-wisselaar als het gaat om symmetrische coderingsmethoden, omdat het hun beveiligingssterkte effectief in tweeën snijdt. AES-128-codering zou bijvoorbeeld alleen hetzelfde beveiligingsniveau bieden als een 64-bits systeem, waardoor het open blijft voor kwantumaanvallen. Deze situatie vraagt ​​om een ​​duwtje naar meer robuustere coderingsstandaarden, zoals AES-256, die vast kunnen blijven staan ​​tegen potentiële kwantumbedreigingen in de nabije toekomst.

Nu oogsten, later decoderen

Het meest zorgwekkende is de “Oogst nu, decrypt later” (HNDL) Aanvalstrategie, waarbij tegenstanders vandaag gecodeerde gegevens verzamelen, alleen om deze te decoderen zodra QC -technologie voldoende geavanceerd wordt. Het vormt een aanzienlijk risico voor gegevens die op lange termijn waarde bezit, zoals gezondheidsdossiers, financiële details, geclassificeerde overheidsdocumenten en militaire inlichtingen.

Gezien de potentieel ernstige gevolgen van HNDL -aanvallen, Veel organisaties Verantwoordelijk voor vitale systemen over de hele wereld moet ‘crypto -flexibiliteit’ aannemen. Dit betekent dat ze klaar moeten zijn om cryptografische algoritmen en implementaties snel te ruilen wanneer nieuwe kwetsbaarheden aan het licht komen. Deze zorg wordt ook weerspiegeld in de Amerikaanse nationale veiligheid Memorandum Over het bevorderen van Amerikaanse leiderschap in kwantum computing en tegelijkertijd het risico voor kwetsbare cryptografische systemen verminderendie specifiek op deze dreiging wijst en proactieve maatregelen oproept om het tegen te gaan.

De tijdlijn van de dreiging

Als het gaat om het voorspellen van de tijdlijn voor kwantumbedreigingen, zijn de meningen van experts overal op de kaart. A Recent rapport Van MITER suggereert dat we waarschijnlijk geen kwantumcomputer zullen zien die krachtig genoeg is om RSA-2048-codering te kraken tot ongeveer 2055 tot 2060, gebaseerd op de huidige trends in kwantumvolume-een metriek die wordt gebruikt om de kwaliteit van verschillende kwantumcomputers te vergelijken.

Tegelijkertijd voelen sommige experts zich optimistischer. Ze zijn van mening dat recente doorbraken in kwantumfoutcorrectie en algoritme -ontwerp de dingen kunnen versnellen, wat mogelijk al in 2035 kwantumdecryptiemogelijkheden mogelijk maakt. Onderzoekers Jaime Sevilla en Jess Riedel hebben bijvoorbeeld uitgebracht een rapport Eind 2020, met een vertrouwen van 90% dat RSA-2048 vóór 2060 kon worden verwerkt.

Hoewel de exacte tijdlijn nog steeds in de lucht is, is één ding duidelijk: experts zijn het erover eens dat organisaties zich meteen moeten voorbereiden, ongeacht wanneer de kwantumdreiging daadwerkelijk arriveert.

Quantum Machine Learning – De ultieme zwarte doos?

Afgezien van de twijfelachtige crypto -behendigheid van de huidige organisaties, beveiligingsonderzoekers en futuristen zijn ook verontrustend geweest over de schijnbaar onvermijdelijke toekomstige samenvoeging van AI en QS. Quantum Technology heeft het potentieel om de AI -ontwikkeling te verhogen omdat het complexe berekeningen met bliksemsnelheid kan verwerken. Het kan een cruciale rol spelen bij het bereiken van AGI, omdat de AI -systemen van vandaag triljoenen parameters nodig hebben om slimmer te worden, wat leidt tot enkele serieuze computationele hindernissen. Deze synergie opent echter ook scenario’s die ons vermogen om te voorspellen misschien te boven gaan.

Je hebt geen AGI nodig om de essentie van het probleem te begrijpen. Stel je voor dat Quantum Computing zou worden geïntegreerd in machine learning (ML). We zouden kunnen kijken naar wat experts het Ultimate Black Box -probleem noemen. Diepe neurale netwerken (DNN’s) staan ​​al bekend als behoorlijk ondoorzichtig, met verborgen lagen die zelfs hun makers moeite hebben om te interpreteren. Hoewel hulpmiddelen om te begrijpen hoe klassieke neurale netwerken al beslissingen nemen, zou Quantum ML leiden tot een meer verwarrende situatie.

De wortel van het probleem ligt in de aard van QC, namelijk het feit dat het superpositie, verstrengeling en interferentie gebruikt om informatie te verwerken op manieren die geen klassieke equivalenten hebben. Wanneer deze kwantumfuncties worden toegepast op ML -algoritmen, kunnen de modellen die naar voren komen, processen omvatten die moeilijk te vertalen zijn in redenering die mensen kunnen begrijpen. Dit roept een aantal nogal duidelijke zorgen op voor vitale gebieden zoals gezondheidszorg, financiën en autonome systemen, waar het begrijpen van AI -beslissingen cruciaal is voor veiligheid en naleving.

Zal cryptografie na de kwantum voldoende zijn?

Om de stijgende bedreigingen van QC aan te pakken, heeft het US National Institute of Standards and Technology (NIST) zijn begonnen Standaardisatie post-kwantum cryptografie Project in 2016. Dit omvatte het uitvoeren van een grondige beoordeling van 69 kandidaat -algoritmen van cryptografen over de hele wereld. Na het voltooien van de beoordeling koos NIST verschillende veelbelovende methoden die afhankelijk zijn van gestructureerde roosters en hash -functies. Dit zijn wiskundige uitdagingen die in staat zijn om aanvallen van zowel klassieke als kwantumcomputers te weerstaan.

In 2024 rolde NIST gedetailleerd post-kwantum uit Cryptografische normenen grote technologiebedrijven hebben sindsdien stappen gezet om vroege bescherming te implementeren. Apple onthulde bijvoorbeeld PQ3-een protocol na de kwantum-voor zijn IMessage-platform, gericht op het beschermen tegen geavanceerde kwantumaanvallen. Op dezelfde manier experimenteert Google sinds 2016 met post-kwantum-algoritmen in Chrome en integreert ze gestaag in zijn verschillende diensten.

Ondertussen maakt Microsoft stappen in het verbeteren van qubit -foutcorrectie zonder de kwantumomgeving te verstoren, waardoor een significante sprong voorwaarts is in de betrouwbaarheid van QC. Bijvoorbeeld, eerder dit jaar kondigde het bedrijf aan dat het een “Nieuwe staat van materie” (Eén naast vast, vloeibaar en gas) genaamd ‘Topological Qubit’, wat zou kunnen leiden tot volledig gerealiseerde QC’s in jaren, in plaats van decennia.

Belangrijke overgangsuitdagingen

Toch wordt de verschuiving naar cryptografie na de kwantum geleverd met een groot aantal uitdagingen die frontaal moeten worden aangepakt:

• Het tijdsbestek van de implementatie: Amerikaanse functionarissen voorspellen 10 tot 15 jaar om nieuwe cryptografische normen uit te rollen in alle systemen. Dit is vooral lastig voor hardware die zich op moeilijk bereikbare plaatsen zoals satellieten, voertuigen en geldautomaten bevindt.
• De prestatie-impact: codertie na de kwantum vereist meestal Grotere sleutelmaten en meer complexe wiskundige bewerkingen, die zowel codering- als decoderingsprocessen kunnen vertragen.
• A Tekort aan technische expertise. Om kwantumresistente cryptografie met succes te integreren in bestaande systemen, hebben organisaties zeer bekwame IT-professionals nodig die goed thuis zijn in zowel klassieke als kwantumconcepten.
• Kwetsbaarheidsontdekking: zelfs de meest veelbelovende algoritmen na de kwantum kunnen verborgen zwakke punten hebben, Zoals we hebben gezien met het NIST-geselecteerde kristallen-kyber-algoritme.
• Zorgen voor supply chain: Essentiële kwantumcomponenten, zoals cryocoolers en gespecialiseerde lasers, kunnen worden beïnvloed door geopolitieke spanningen en levering van verstoringen.

Last but zeker not least, tech-savvy zal cruciaal zijn in het kwantumtijdperk. Naarmate bedrijven haasten om cryptografie na de kwantum aan te nemen, is het belangrijk om te onthouden dat codering alleen niet zal beschermen tegen werknemers die op schadelijke links klikken, dubieuze e-mailbijlagen openen of hun toegang tot gegevens misbruiken.

Een recent voorbeeld is wanneer Microsoft twee toepassingen vond die onbedoeld hun private coderingssleutels onthulden – terwijl de onderliggende wiskunde solide was, maakte menselijke fout die bescherming niet effectief. Fouten in de implementatie compromitteren vaak systemen die theoretisch veilig zijn.

Voorbereiding op de kwantumfutus

Organisaties moeten een paar belangrijke stappen ondernemen om zich klaar te maken voor de uitdagingen van de bedreigingen van kwantumbeveiliging. Dit is wat ze moeten doen, in zeer brede bewoordingen:

• Voer een cryptografische inventaris uit – maak de balans op van alle systemen die codering gebruiken en mogelijk risico lopen door kwantumaanvallen.
• Beoordeel de levenslange waarde van gegevens-Zoek uit welke stukken informatie langetermijnbescherming nodig hebben en geef prioriteit bij het upgraden van die systemen.
• Ontwikkel migratietijdlijnen-Stel realistische schema’s op om over te gaan naar cryptografie na de kwantum in alle systemen.
• Toewijzing van passende middelen toe-zorg ervoor dat u budget voor de aanzienlijke kosten die gepaard gaan met het implementeren van kwantumresistente beveiligingsmaatregelen.
• Verbeter de monitoringmogelijkheden – zet systemen in op zijn plaats om mogelijke HNDL -aanvallen te herkennen.

Michele Mosca heeft een stelling Om organisaties te helpen plannen voor kwantumbeveiliging: als X (de tijdgegevens moeten worden beveiligd) plus Y (de tijd die nodig is om cryptografische systemen te upgraden) is groter dan Z (de tijd totdat kwantumcomputers de huidige codering kunnen kraken), moeten organisaties meteen actie ondernemen.

Conclusie

We stappen in een tijdperk van kwantum computing dat een aantal ernstige cybersecurity -uitdagingen met zich meebrengt, en we moeten allemaal snel handelen, zelfs als we niet helemaal zeker zijn wanneer deze uitdagingen volledig zullen uitkomen. Het kan tientallen jaren duren voordat we kwantumcomputers zien die de huidige codering kunnen doorbreken, maar de risico’s van inactiviteit zijn gewoon te groot.

Vivek Wadhwa van Buitenlands beleid tijdschrift Zet het botweg: “Het falen van de wereld om AI in te starten – of liever, de ruwe technologieën die zich als zodanig voordoet – zou een diepgaande waarschuwing moeten zijn. Er is een nog krachtigere opkomende technologie met het potentieel om schade aan te richten, vooral als het wordt gecombineerd met AI: Quantum Computing.”

Om deze technologische golf voor te lopen, moeten organisaties beginnen met het implementeren van cryptografie na de kwantum, de tegenstanders in de gaten houden en de kwantum supply chain beveiligen. Het is cruciaal om je nu voor te bereiden – voordat kwantumcomputers plotseling onze huidige beveiligingsmaatregelen volledig verouderd maken.

Julius černiauskas is CEO bij Oxylabs.