Dane z kont bankowych, dokumentacja medyczna, prywatna korespondencja, zakupy internetowe, rozliczenia podatkowe czy zdjęcia przechowywane w chmurze, wszystko to chronione jest przez szyfrowanie. Dla nas zwykle pozostaje ono niewidoczne. Wystarczy kliknąć przycisk „Log In”, zapłacić kartą lub wysłać wiadomość, a odpowiednie algorytmy wykonują swoją pracę w ułamku sekundy.
Problem polega na tym, że rozwiązania, które od wielu lat gwarantują bezpieczeństwo, w przyszłości mogą przestać być wystarczające. Powodem są komputery kwantowe, nad którymi intensywnie pracują największe światowe firmy technologiczne i laboratoria badawcze.
To właśnie dlatego Stany Zjednoczone rozpoczęły jedną z największych operacji modernizacji systemów bezpieczeństwa cyfrowego od czasu narodzin Internetu. Jej celem jest opracowanie i wdrożenie nowych algorytmów kryptograficznych, które pozostaną odporne nawet wtedy, gdy komputery kwantowe osiągną możliwości pozwalające na łamanie obecnie stosowanych zabezpieczeń. Co ważne, Amerykanie nie zaczynają tych prac od zera. Pierwsze badania nad kryptografią odporną na komputery kwantowe prowadzone są od kilkunastu lat, jednak dopiero teraz projekt wszedł w etap praktycznego wdrażania.
Za koordynację całego przedsięwzięcia odpowiada Narodowy Instytut Standaryzacji i Technologii, czyli NIST. To właśnie ta instytucja od 2016 roku prowadziła międzynarodowy program wyboru nowych standardów kryptograficznych. W konkursie uczestniczyli naukowcy z wielu krajów świata, którzy zgłosili dziesiątki różnych propozycji. Przez kolejne lata były one analizowane, testowane i atakowane przez najlepszych specjalistów od kryptografii. Paradoksalnie właśnie próby złamania nowych algorytmów były najważniejszym elementem całego procesu. Jeżeli badaczom udawało się znaleźć słaby punkt, dana propozycja odpadała z wyścigu.
Przełom nastąpił w sierpniu 2024 roku. Wtedy NIST opublikował pierwsze trzy oficjalne standardy kryptografii postkwantowej. To właśnie one mają w najbliższych latach zastąpić najpopularniejsze metody szyfrowania wykorzystywane obecnie przez banki, administrację publiczną, operatorów telekomunikacyjnych, firmy technologiczne i producentów oprogramowania.
Dlaczego potrzebna jest aż tak duża zmiana? Odpowiedź kryje się w sposobie działania komputerów kwantowych. Tradycyjny komputer wykonuje obliczenia na bitach, które mogą przyjmować wartość zero lub jeden. Komputer kwantowy wykorzystuje kubity, a te dzięki zjawiskom mechaniki kwantowej mogą reprezentować wiele stanów jednocześnie. W praktyce oznacza to możliwość wykonywania niektórych obliczeń w sposób całkowicie niedostępny dla klasycznych komputerów.
Największym zagrożeniem nie jest jednak to, że ktoś jutro złamie hasło do konta bankowego. Eksperci zwracają uwagę na inny scenariusz. Cyberprzestępcy lub obce wywiady mogą przechwytywać zaszyfrowane informacje i przechowywać je przez wiele lat. Gdy pojawią się wystarczająco wydajne komputery kwantowe, zapisane dziś dane będzie można odszyfrować. Strategia ta określana jest angielskim terminem „harvest now, decrypt later”, czyli „zbierz teraz, odszyfruj później”. Szczególnie niebezpieczne jest to dla informacji, które powinny pozostać tajne przez dziesięciolecia, takich jak dokumentacja wojskowa, dane wywiadowcze, dokumentacja medyczna czy niektóre informacje finansowe.
Od 2027 roku wszystkie nowe systemy kupowane przez federalne agencje mają spełniać wymagania dotyczące odporności na ataki komputerów kwantowych. Oznacza to, że administracja federalna nie będzie mogła inwestować w rozwiązania wykorzystujące technologie, które za kilka lub kilkanaście lat staną się przestarzałe.
Jeszcze ważniejsza jest data 2030. Do tego czasu amerykańskie instytucje mają zakończyć migrację najważniejszych systemów odpowiedzialnych za wymianę kluczy kryptograficznych. Równocześnie z użytku mają zostać wycofane urządzenia, których nie da się dostosować do nowych standardów bezpieczeństwa. Rok później, czyli do 2031 roku, planowane jest zakończenie przechodzenia na nowe rozwiązania dotyczące podpisów cyfrowych wykorzystywanych przez administrację federalną. Ostatecznym celem pozostaje rok 2035. Wtedy Stany Zjednoczone chcą zakończyć proces odchodzenia od obecnie stosowanych algorytmów podatnych na ataki komputerów kwantowych.
Prace prowadzone przez NIST mają znaczenie daleko wykraczające poza granice Stanów Zjednoczonych. Standardy tej instytucji są wykorzystywane przez producentów oprogramowania na całym świecie. Gdy Microsoft, Apple, Google, Amazon czy producenci sprzętu sieciowego przygotowują nowe wersje swoich systemów, bardzo często opierają się właśnie na wytycznych opracowanych przez NIST. Oznacza to, że decyzje podejmowane w amerykańskich laboratoriach będą miały wpływ na bezpieczeństwo miliardów urządzeń używanych na wszystkich kontynentach.
Warto jednak uspokoić, że komputery kwantowe nadal znajdują się na etapie intensywnego rozwoju. Najbardziej zaawansowane konstrukcje potrafią wykonywać imponujące eksperymenty naukowe, ale wciąż są bardzo kosztowne, wymagają skomplikowanych systemów chłodzenia i nie nadają się do masowego wykorzystania.
Adrian Pluta
E-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
