الذكاء الاصطناعي يسرّع التهديد الكمّي. لا يزال الدفاع يواجه مشكلة تنسيق

عندما أفاد Google Quantum AI في يوليو أنه علّم حاسوبًا كموميًا أن “يتعلم من أخطائه”، كانت القصة الواضحة هي تحسين تصحيح الأخطاء. الحواسيب الكمومية آلات حساسة للغاية. التغييرات الصغيرة في بيئتها يمكن أن تخرجها عن الضبط وتُدخل أخطاء، مما قد يجبر الباحثين على إيقاف حساب وإعادة معايرة العتاد.

تعلم نظام الذكاء الاصطناعي من Google إجراء بعض هذه التعديلات بينما لا يزال الجهاز يعمل. في الاختبارات، جعل النظام أكثر استقرارًا بمقدار 3.5 مرة عندما قام الباحثون عمدًا بإخراجه عن الضبط، وقلل الأخطاء بنسبة إضافية قدرها 20% بعد أن كان الخبراء البشريون قد عايروه بالفعل.

قد تحتاج الحسابات الكمومية المفيدة في النهاية إلى التشغيل المستمر لأيام أو حتى أشهر. لذلك فإن الحفاظ على استقرار الجهاز دون إيقاف الحساب بشكل متكرر أمر مهم. تشبه Google ذلك بضبط آلة موسيقية بينما تُعزف الموسيقى.

الاستقرار المستمر هو أيضًا ما سيحتاجه الحاسوب الكمومي المستقبلي لتشغيل خوارزمية شور لفترة كافية لمهاجمة التشفير بالمفتاح العام المستخدم على نطاق واسع.

التطور الأكثر تأثيرًا هو ما يفعله الذكاء الاصطناعي لسرعة البحث الكمومي نفسه. كان تصحيح الأخطاء وتصميم الدوائر والمعايرة والتحليل التشفيري يتحسنون على جداول زمنية جزئية منفصلة. يبدأ الذكاء الاصطناعي الآن في ضغط عدة من تلك الحلقات البحثية في آن واحد. البحث الكمومي يتحرك الآن بسرعة تطوير البرمجيات. أما ترحيل التشفير فيسير على إيقاع أبطأ، يحدده العتاد المنشور، والبائعون، والحكم، والمستخدمون.

لا تزال الهجمات التشفيرية واسعة النطاق خارج نطاق العتاد الحالي، ومع ذلك يواصل الباحثون تقليل كمية القدرة الحاسوبية الكمومية التي سيحتاجها المهاجم لكسر التشفير الضعيف اليوم.

الهدف يصبح أصغر باستمرار

أظهر بيتر شور قبل عقود أن حاسوبًا كموميًا قادرًا بما فيه الكفاية يمكنه كسر تشفير RSA وتشفير المنحنى الإهليلجي، وهما شكلان شائعان من التشفير بالمفتاح العام يحميان الاتصالات الرقمية. لقد عُرفت الرياضيات منذ عقود. كان الغموض دائمًا هو متى يصبح العتاد قادرًا بما فيه الكفاية لتشغيل الهجوم على نطاق عملي.

في مارس، نشر Google Quantum AI تقديرات جديدة لهجوم على تشفير المنحنى الإهليلجي المستخدم على نطاق واسع. حسب الباحثون أن خوارزمية شور يمكن تشغيلها بأقل من 500,000 كيوبيت مادي وفقًا لافتراضات العتاد التي اختبروها. التقدير الرائد السابق كان يتطلب حوالي 20 مرة أكثر. لم يحدث قفزة عتادية بمقدار 20 مرة مكافئة. أدى تحسين تصميم الدوائر إلى تقليل ما يحتاج العتاد إلى القيام به في النهاية.

ظهر نفس الديناميك عبر ECDSA.fail، وهو جهد مفتوح حيث بحث الباحثون وعملاء الذكاء الاصطناعي عن طرق لجعل الهجوم الكمومي نفسه يتطلب طاقة حوسبة أقل. طابقت الشبكة معيار Google خلال ساعات وتجاوزته خلال أيام. بحلول نهاية يونيو، كان أفضل دائرة مُبلغ عنها أكثر كفاءة بنسبة 47.5٪ على المعيار.

كفاءة الدوائر والوقت الزمني يتحركان بشكل مختلف. كل تحسين في الكفاءة لا يزال يقلل مما يتعين على العتاد المستقبلي القيام به، ويمكن للذكاء الاصطناعي الاستمرار في خفض هذا المتطلب قبل أن تنتهي المؤسسات من الرد على التقدير السابق.

يتساءل الناس بطبيعة الحال عن موعد وصول آلة كسر الشيفرات. بالنسبة لتخطيط الأمان، أعتقد أن السؤال الأكثر فائدة هو مدى سرعة أن تصبح افتراضاتنا قديمة.

الدفاع يعمل على إيقاع مختلف

أنهت NIST إصدارها أول معايير ما بعد الكم في عام 2024. تقول Cloudflare إن أكثر من 65٪ من حركة المرور البشرية على شبكتها تستخدم بالفعل تشفير ما بعد الكم. نشرت Apple بروتوكول تشفير ما بعد الكم يُدعى PQ3 ل iMessage، واستمرت Signal في إضافة حمايات ما بعد الكم إلى بروتوكولها.

يُظهر عمل Anthropic في يوليو كيف يمكن للذكاء الاصطناعي تعزيز الجانب الدفاعي أيضًا. وجد Claude ضعفًا كبيرًا في HAWK، وهو مرشح لتوقيع ما بعد الكم كان قد نجح بالفعل في جولتين من المراجعة البشرية. بما أن HAWK لا يزال مرشحًا، اكتشف الباحثون الضعف قبل النشر، ولم تتأثر المعايير التي أصدرتها NIST.

بمجرد أن يتفق الباحثون على تشفير أفضل، لا تزال المنظمات بحاجة إلى تحديد أماكن بقاء الأنظمة القديمة، وتنسيق البائعين، وتحديث العتاد والبرمجيات، ونقل العملاء الذين يتحكمون بمفاتيحهم الخاصة. يمكن أن تستغرق هذه الاعتمادات سنوات. ترحيل ما بعد الكم هو برنامج بنية تحتية بموعد نهائي تشفيري لا يتحكم فيه أحد.

سلاسل الكتل تجعل الفجوة أصعب إخفاؤها

تعتمد معظم سلاسل الكتل الرائدة على زوج من المفاتيح التشفيرية لتحديد الملكية. يمكن أن يكون المفتاح العام مرئيًا للشبكة. المفتاح الخاص هو الدليل السري الذي يسمح للمالك بنقل الأصول. يستخدم Bitcoin هذا الزوج من المفاتيح لتفويض المعاملات.

يمكن لحاسوب كمومي قادر بما فيه الكفاية يشغل خوارزمية شور أن يعمل عكسيًا من مفتاح عام مكشوف ويحسب المفتاح الخاص. في تلك اللحظة، يمكن للمهاجم إنتاج معاملة صالحة ونقل الأموال كما لو كان هو المالك الشرعي.

بالنسبة لسلسلة الكتل، ستظهر تلك المعاملة المزيفة كمعاملة شرعية. لا يوجد مكتب دعم يمكنه عكس التحويل بعد قبول الشبكة له.

تمتلك خدمات الويب سيطرة أكبر على الترحيل. يمكن لتطبيقات مثل Signal ببساطة إصدار تحديث للبروتوكول. يمكن لمزودي السحابة تعديل تبادل المفاتيح خلف الكواليس، وقد لا يدرك معظم المستخدمين أي تغيير.

يتعين على شبكة لامركزية تنسيق المحافظ، والبورصات، والوصاة، والمدققين، والمطورين، ومصنعي العتاد، وحاملي الرموز. بعض المفاتيح فقدت بالفعل. قد تظل بعض العناوين دون لمس لسنوات. تتطلب توقيعات ما بعد الكم أيضًا بيانات أكثر بكثير من التوقيعات الرقمية التي تستخدمها سلاسل الكتل اليوم. لذلك يستهلك كل معاملة مساحة أكبر من الشبكة والتخزين، مما قد يقلل من عدد المعاملات التي يمكن لسلسلة الكتل معالجتها بكفاءة.

يتطلب الترحيل أيضًا نقل الأرصدة الحالية إلى عناوين آمنة كميًا. يجب أن تدعم المحافظ المادية التشفير الجديد؛ ويجب أن تعترف البورصات بالعناوين الجديدة؛ ويجب على الوصاة تحديث أنظمتهم وسياساتهم. قد لا يتم ترحيل الأموال الخاملة أو المفقودة أبدًا، مما يترك الشبكة مع قرارات حوكمة لا يمكن للتشفير الإجابة عنها.

أعتقد أن الصناعة لا تزال تستهين بالمدة التي قد تستغرقها تلك التنسيق. قد يكون التشفير جاهزًا بينما لا يزال الشبكة المحيطة به تحتاج إلى سنوات للترحيل، لأن اللامركزية تزيل السلطة التي يمكنها ببساطة أن تأمر الجميع بالتحول إلى معيار جديد.

ابدأ قياس وقت الترحيل الآن

يجب أن تكون فرق أمان سلاسل الكتل قادرة على الإجابة على سؤال تشغيلي أساسي اليوم: إذا تم تقديم موعد نهائي للترحيل فجأة بثلاث سنوات، كم من الوقت سيستغرق لنقل المستخدمين، والمحافظ، والبورصات، والبنية التحتية الحيوية للبروتوكول إلى توقيعات ما بعد الكم؟

بالنسبة للعديد من الشبكات، لا يزال الجواب غير واضح. لا سيما النقاش المستمر حول ما إذا كان يوم الكم سيحدث في 2030 أو 2035 أو لاحقًا لن يحل هذا الغموض.

للتحضير، حدد أماكن استخدام التشفير الضعيف لا يزال قائمًا. قيّم بدائل ما بعد الكم تحت ظروف شبكة حقيقية. أنشئ دعمًا للمحافظ والوصاية قبل أن يصبح ميزة طارئة. ابدأ عمل الحوكمة بينما لا يزال بإمكان الخلافات أن تستغرق شهورًا بدلاً من ساعات.

الذكاء الاصطناعي يختصر بالفعل دورة البحث على الجانب الكمومي. تحمي خوارزميات ما بعد الكم الأصول فقط بعد أن تتمكن المحافظ والبورصات والبروتوكولات من استخدامها فعليًا. يجب على فرق الأمان بناء مسار الترحيل هذا قبل أن يتحول اختراق كمومي إلى تحويل التخطيط إلى استجابة للحوادث.