Квантовите компютри могат да разбият RSA криптирането по-рано от очакваното, показва изследване на Google

Google отново разпали дебата за бъдещето на цифровата сигурност, като разкри, че хардуерът, необходим за разбиване на широко използваното RSA криптиране може да се окаже по-близо, отколкото се смяташе досега. Изследване, ръководено от Крейг Гидни и публикувано в сървъра за препринтове arXiv показва, че 2048-битов ключ за RSA криптиране (стандарт за онлайн сигурност) може да бъде разбит за по-малко от седмица от квантов компютър с по-малко от един милион шумни кюбита.

Откритието е драматично намаление в сравнение с по-ранните оценки, според които само преди няколко години изискването е било около 20 милиона кюбита.

Засега квантовият компютър с милион кюбита остава по-скоро цел, отколкото реалност. Въпреки това темпото на напредък в областта означава, че преходът към квантово устойчиви мерки за сигурност вече не може да се счита за далечен проблем. Проучването предоставя план за това как може да изглежда една бъдеща атака и служи като призив за действие към световната общност за сигурност да се подготви за постквантовото криптиране.

Тази нова оценка е резултат от напредъка както в квантовите алгоритми, така и в методите за корекция на грешки. След откритието на Питър Шор от 1994 година, че квантовите компютри могат да обработват големи числа много по-ефективно от класическите компютри, учените се опитват да определят точно колко квантов хардуер ще е необходим, за да се компрометира реално криптиране.

Последната работа на Гидни се основава на неотдавнашни пробиви в алгоритмите, като например използването на приблизително модулно експонентиране, което значително намалява броя на необходимите логически кюбити.

Въпреки тези подобрения, описаният в изследването хардуер остава отвъд съществуващия в момента. Настоящите квантови компютри работят само със стотици или хиляди кюбити, което е далеч от границата от милион кюбита. Например, Condor на IBM и Sycamore на Google, съответно с 1121 и 53 кюбита са пример за настоящите възможности на квантовите компютри.

Хипотетичната машина ще трябва да работи непрекъснато в продължение на 5 дни, да поддържа изключително нисък процент грешки и да координира милиарди логически операции без прекъсване.

Въпреки че понастоящем такава производителност е недостъпна, големите компании за квантов хардуер са очертали планове за постигане на такива мащаби през следващото десетилетие. IBM си е поставила за цел да изгради квантов компютър със 100 000 кюбита до 2033 година в партньорство с Токийския и Чикагския университет. Друг пример е Quantinuum, която заяви целта си да създаде напълно устойчив на грешки универсален квантов компютър до края на 2029 година за своята система Apollo.

Последиците за сигурността са значителни. RSA и други подобни криптографски системи са в основата на голяма част от сигурните комуникации в света – от банкирането до цифровите подписи.

Резултатите от проучването засилват спешната необходимост от преминаване към постквантова криптография (PQC) – нови стандарти, предназначени да издържат на атаки от квантови компютри.

Миналата година Националният институт по стандартизация и технологии на САЩ публикува алгоритми за PQC и препоръча постепенното изтегляне на уязвимите системи след 2030 година.

Изследването на Гидни не предполага, че квантовите компютри, способни да разбият RSA криптирането са неизбежни. Вместо това то подчертава значението на проактивното планиране. Изследването предлага по-реалистична цел за хардуерните дизайнери и политиците, като намалява разликата между теоретичните атаки и практическите заплахи.

То също така подчертава един отдавнашен принцип в криптографията: с напредването на технологиите се развиват и методите за тяхното разбиване. Усъвършенстването на алгоритмите и по-добрата интеграция на хардуера и софтуера продължават да намаляват бариерите пред потенциалните нападатели.