Цифровая революция. Преимущества и риски. Искусственный интеллект и интернет всего

Квантовые технологии обладают потенциалом для открытия новых глубоких возможностей, позволяя нам ощутить бесчувственное, и позволяя решать проблемы, которые мы никогда раньше не могли решить.

В среде защиты и безопасности следующие два приложения будут иметь особенно важное значение в ближайшей и среднесрочной перспективе:

Во-первых, квантовое зондирование. Квантовые датчики имеют многообещающее военное применение. Например, квантовые датчики могут использоваться для обнаружения подводных лодок и самолетов-невидимок. Квантовые датчики могут использоваться для определения местоположения, навигации и времени (PNT). Такие «квантовые устройства PNT» можно использовать в качестве надежных инерциальных навигационных систем, которые позволяют осуществлять навигацию без необходимости внешних ссылок, таких как GPS. Это может изменить правила игры, например, для подводной навигации на подводных лодках, а также в качестве резервной навигационной системы для надводных платформ в случае потери сигнала GPS.

Первые квантовые датчики уже коммерчески доступны, что делает их наиболее зрелой технологией в области зондирования, связи и вычислений. Более того, ожидается, что гражданский сектор будет стимулировать развитие квантовой связи и вычислений, учитывая огромную потенциальную ценность, которую они имеют для гражданской промышленности. Однако потенциальные приложения квантового зондирования, такие как квантовый PNT и квантовый радар, особенно интересны для военных. Следовательно, именно военные должны финансировать, поддерживать и направлять исследования и разработки в этой области, чтобы эти потенциальные приложения стали реальностью.

Во-вторых, «квантовая угроза», которую представляют квантовые вычисления. Как упоминалось в предыдущем разделе, факторизация целых чисел – это один из типов задач, которые квантовые компьютеры могут решать особенно эффективно. Большая часть нашей цифровой инфраструктуры и практически все, что мы делаем в Интернете – будь то видеоконференции, отправка электронной почты или доступ к нашему онлайн банковскому счету – зашифровано с помощью криптографических протоколов, основанных на сложности решения таких задач целочисленной факторизации (например, RSA алгоритм). Хотя практически пригодные для использования квантовые компьютеры все еще нуждаются в разработке, квантовый алгоритм для решения этих задач и дешифрования нашей цифровой связи, то есть алгоритм Шора, уже изобретен в 1994 году и ждет квантового компьютера, способного его запустить.

Хотя вы можете подумать, что любой графический калькулятор сможет решить эту, казалось бы, простую математическую задачу, на самом деле, самый быстрый суперкомпьютер в мире потребует для ее решения все время жизни Вселенной. Однако квантовый компьютер мог бы решить эту проблему за пару минут.

Квантовая угроза – это серьезная угроза для общества в целом, а также для военных, учитывая важность защищенной связи и надежной информации для обороны и безопасности. Чтобы противостоять ей, придется полностью обновить всю безопасную цифровую инфраструктуру, используя криптографию, которая является «квантовой», то есть защищенную как от квантовых, так и от классических компьютеров. Один из вариантов – дождаться, пока квантовая связь (QKD или квантовая телепортация) созреет, и использовать эту квантовую технологию для защиты от других квантовых технологий. Однако время не на нашей стороне. Технология квантовых вычислений может не только опередить развитие квантовых коммуникаций, но и уже сегодня создает угрозу.

Лучшим вариантом защиты от угрозы является реализация «постквантовой криптографии» (PQC), новых классических (т. е. неквантовых) криптографических алгоритмов, которые не смогут решить даже квантовые компьютеры. В настоящее время Национальный институт стандартов и технологий США (NIST)проводит международный конкурс по выбору алгоритмов PQC, которые будут стандартизированы и приняты во всем мире. Процесс начался в 2016 году, а в июле 2020 года NIST объявил, что у него есть семь окончательных кандидатов.

Можно ожидать, что NIST сделает свой окончательный выбор для стандартизации к началу 2022 года и установит фактические стандарты к 2024 году.

Путь вперед