Talán már felesleges is elmagyarázni, de azért itt egy gyors ismétlés, hogy miért is lehetnek gyorsabbak a kvantumszámítógépek. A hagyományos, bináris bitekkel (0 és 1 értékekkel) működő számítógépekkel szemben a kvantumszámítógépek úgynevezett kvantumbiteket (qubiteket) használnak, amelyek a kvantumfizika különleges jelenségeire – például a szuperpozícióra és az összefonódásra – épülnek. Ez az alapvetően eltérő felépítés potenciálisan elképesztő számítási kapacitást tesz lehetővé, különösen bizonyos célzott feladatok esetében. Márpedig a titkosítás feltörése pontosan ilyen.

A kvantumszámítás forradalmi változásokat hozhat olyan területeken, mint a részecskefizika, és gyors megoldásokat kínálhat olyan komplex logisztikai problémákra is, mint például a híres „utazó ügynök” problémája. Ugyanez a technológia azonban jelentős biztonsági kockázatokat is magával hoz.

„Mint minden nagy erejű technológia, a kvantumszámítás is felhasználható jó és rossz célokra egyaránt”

– magyarázza Rebecca Krauthamer, a QuSecure nevű kiberbiztonsági cég vezérigazgatója a Live Science cikkében.

A fenyegetés olyannyira valós, hogy a kriptográfusok már kénytelenek új biztonsági módszereket fejleszteni, amelyek ellenállnak a kvantumalapú támadásoknak. Ez az igény hívta életre a posztkvantum-kriptográfiát, amely olyan titkosítási algoritmusok létrehozására összpontosít, amiket a kvantumszámítógépek sem tudnak könnyen feltörni. A jelenlegi titkosítási módszerek nagy mértékben támaszkodnak olyan matematikai problémákra, mint például a nagy prímszámok faktorizálása, amelyeket a kvantumszámítógépek – a Peter Shor által 1994-ben kidolgozott algoritmus segítségével – képesek gyorsan megoldani.

A posztkvantum-kriptográfia éppen ezért olyan matematikai kihívásokra helyezi a hangsúlyt, amelyek még a kvantumszámítógépeknek is komoly nehézséget okoznak. Ilyenek például a strukturált rácsproblémák vagy a hash-függvények. Ezek az algoritmusok matematikai vektorokat vagy tömörített kódokat használnak a biztonságos titkosítási kulcsok létrehozásához.

Michele Mosca, az evolutionQ cég vezetője a jelenlegi kiberbiztonsági infrastruktúrát egy háromemeletes épület alapjához hasonlítja, amely egy százemeletes felhőkarcolót próbál megtartani – szerinte ekkora fenyegetést jelentenek a meglévő biztonsági rendszerek számára a kvantumszámítógépek.

Olyan intézmények, mint az amerikai Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet (NIST) már aktívan értékelnek több „kvantumellenálló” algoritmust is. Az ígéretesebb megoldások közé tartozik például a McEliece-kriptorendszer, amelyet már évtizedekkel ezelőtt fejlesztettek ki, és máig hatékony, biztonságos alternatívának számít. A kutatók azonban hangsúlyozzák, hogy nincs egyetlen univerzálisan tökéletes kvantumrezisztens módszer, így kiemelten fontos a kriptográfiai rugalmasság.

A gyakorlati használatra alkalmas kvantumszámítógépek tehát itt toporognak a küszöbön, és velük együtt a biztonsági fenyegetés is megjelent. Mosca figyelmeztet:

„Nem várhatunk húsz évet arra, hogy kitaláljuk, milyen megoldásra cseréljük le a jelenlegi módszereket.”

(Kép: Pixabay)