Ponad 2,3 mln złotych trafiło do Międzynarodowego Centrum Teorii Technologii Kwantowych UG z konkursu Narodowego Centrum Nauki i sieci CHIST-ERA na projekt MoDIC (Modern Device Independent Cryptography). Zespół badawczy kierowany przez dr. hab. Marcina Pawłowskiego, prof. UG pracuje nad stworzeniem zabezpieczeń cyfrowych, które będą niezależne od urządzenia.
Kryptografia kwantowa jest znana z wysokiego poziomu odporności oferowanych zabezpieczeń, ale niestety jest podatna na ataki na poziomie projektu systemu. To tutaj pojawiają się różnice między teorią a praktyką, które potencjalnie mogą być wykorzystane przez hackerów.
Kryptografia kwantowa niezależna od urządzenia, która ma być rozwijana w ramach programu MoDIC, to odpowiedź na te wyzwania. W jej przypadku nie ma znaczenia, jak działa sprzęt, ponieważ czynnikiem istotnym jest tylko i wyłącznie rozkład prawdopodobieństwa. To rewolucyjne podejście eliminuje luki wynikające z wad fizycznych i wprowadza pewność w dziedzinie bezpieczeństwa.
prof. Marcin Pawłowski. fot. Mateusz Byczkowski
- Kryptografia kwantowa oferuje najwyższy poziom bezpieczeństwa, ale też jest dużo bardziej kosztowna. Dlatego nie znajdzie raczej zastosowania w naszych domach, przynajmniej przez najbliższych parę lat, dopóki cena nie spadnie - tłumaczy prof. Marcin Pawłowski. - Nadaje się natomiast świetnie dla branż, w których bezpieczeństwo jest bardzo ważne, a cena gra drugorzędną rolę. W tej chwili kwantowe rozwiązania stosowane są głównie przez wojsko oraz banki, a kwantowe generatory liczb losowych (jako najprostsze z urządzeń kwantowych) także przez loterie. Pojawiają się też pierwsze telefony komórkowe z tymi generatorami.
Choć eksperymenty z kryptografią niezależną od urządzenia były do tej pory wolniejsze i miały ograniczony zasięg, cel projektu jest jasny: usprawnić teoretyczne podstawy kryptografii kwantowej, aby stała się ona praktycznym rozwiązaniem. Praca zespołu projektowego skupia się na nowych testach nieklasyczności, które są fundamentem tej dziedziny. Naukowcy chcą poprawić dowody bezpieczeństwa i eksperymentują z nowymi podejściami.
- Kryptologia, czyli nauka o zabezpieczaniu informacji, dzieli się na kryptografię, czyli naukę o tworzeniu szyfrów, oraz kryptoanalizę, czyli naukę o ich łamaniu. Technologie kwantowe przydają się w obu częściach. W tej pierwszej budujemy urządzenia, które już są dostępne na rynku i stosowane w praktyce - powiedział prof. Marcin Pawłowski. - Komputery kwantowe nadają się natomiast do kryptoanalizy. Aby złamać obecne standardy szyfrowania, potrzebujemy komputera kwantowego o 4097 kubitach, które działają prawie idealnie. Niestety obecne komputery nie dość, że mają kubitów zbyt mało, to jeszcze generują bardzo dużo błędów i to właśnie te błędy, a nie ilość kubitów, są głównym problemem, który stoi na drodze ich rozwoju.
Wśród wartych uwagi komputerów kwantowych można wymienić m.in. chiński Zuchongzhi 2 o 66 kubitach, komputer IBM-u o 433-kubitach czy googlowski procesor Sycamore o 54-kubitach.
- Trudno powiedzieć, kiedy będziemy mieli CRQC (ang. cryptographically relevant quantum computer), czyli komputer kwantowy, który może namieszać w kryptografii. Szacuje się, że za jakieś 5-10 lat. Ale kiedy taki komputer powstanie, to będzie też w stanie odczytać zaszyfrowane rozmowy prowadzone w przeszłości - tłumaczy prof. Marcin Pawłowski. - Służby wywiadowcze obecnie przechwytują całą komunikację, jaką dadzą radę, i przechowują, aby móc odczytać ją w przyszłości. Dlatego należy zmienić sposób zabezpieczania informacji już teraz i na całym świecie prowadzone są zaawansowane prace w tym kierunku. Tak więc, pomimo że komputery kwantowe nie istnieją, to sama ich groźba istnienia w przyszłości wymusza zmiany w kryptografii dziś.
Nad tymi zmianami będzie pracować zespół z ICTQT dzięki grantowi w wysokości 2 360 090 zł uzyskanemu w ramach konkursu CHIST-ERA Call 2022, współorganizowanego przez Narodowe Centrum Nauki (NCN) i sieć CHIST-ERA.
- Analizy rynku sugerują, że w najbliższych latach znacznie wzrośnie zastosowanie technologii kwantowych w motoryzacji, a nieco później największe zapotrzebowanie będzie pochodziło z sektora Internetu Rzeczy - zapowiada kierownik projektu.