Η AI Επιταχύνει την Κβαντική Απειλή. Η Άμυνα Ακόμα Έχει Πρόβλημα Συντονισμού

Όταν η Google Quantum AI ανακοίνωσε τον Ιούλιο ότι είχε εκπαιδεύσει έναν κβαντικό υπολογιστή να «μαθαίνει από τα σφάλματά του», η προφανής ιστορία ήταν η βελτιωμένη διόρθωση σφαλμάτων. Οι κβαντικοί υπολογιστές είναι εξαιρετικά ευαίσθητες μηχανές. Μικρές αλλαγές στο περιβάλλον τους μπορούν να τους βγάλουν εκτός συγχρονισμού και να εισάγουν σφάλματα, γεγονός που μπορεί να αναγκάσει τους ερευνητές να σταματήσουν έναν υπολογισμό και να επαναρυθμίσουν το υλικό.

Το σύστημα AI της Google έμαθε να κάνει ορισμένες από αυτές τις προσαρμογές ενώ η μηχανή ήταν ακόμη σε λειτουργία. Σε δοκιμές, έκανε το σύστημα 3,5 φορές πιο σταθερό όταν οι ερευνητές το έβγαλαν εκ προθέσεως εκτός συγχρονισμού και μείωσε τα σφάλματα κατά ακόμη 20 % μετά από την προσαρμογή που είχαν ήδη κάνει οι ανθρώπινοι ειδικοί.

Οι χρήσιμες κβαντικές υπολογιστικές εργασίες ενδέχεται στο μέλλον να πρέπει να εκτελούνται συνεχώς για ημέρες ή ακόμη και μήνες. Η διατήρηση της σταθερότητας της μηχανής χωρίς επαναλαμβανόμενη διακοπή του υπολογισμού είναι επομένως σημαντική. Η Google το συγκρίνει με το συντονισμό ενός οργάνου ενώ η μουσική παίζει.

Η διαρκής σταθερότητα είναι επίσης αυτό που θα χρειαστεί ένας μελλοντικός κβαντικός υπολογιστής για να εκτελέσει τον αλγόριθμο του Shor για αρκετό χρονικό διάστημα ώστε να επιτεθεί στην ευρέως χρησιμοποιούμενη κρυπτογραφία δημόσιου κλειδιού.

Η πιο σημαντική εξέλιξη είναι το τι κάνει η AI στον ρυθμό της κβαντικής έρευνας. Η διόρθωση σφαλμάτων, ο σχεδιασμός κυκλωμάτων, η βαθμονόμηση και η κρυπτοανάλυση βελτιώνονταν σε εν μέρει ξεχωριστές χρονικές γραμμές. Η AI αρχίζει να συμπιέζει ταυτόχρονα αρκετούς από αυτούς τους ερευνητικούς βρόχους. Η κβαντική έρευνα κινείται τώρα με ταχύτητα ανάπτυξης λογισμικού. Η κρυπτογραφική μετάβαση κινείται με πιο αργό ρυθμό, καθοριζόμενο από το υλοποιημένο υλικό, τους προμηθευτές, τη διακυβέρνηση και τους χρήστες.

Οι μεγάλης κλίμακας κρυπτογραφικές επιθέσεις παραμένουν πέρα από το τρέχον υλικό, ωστόσο οι ερευνητές συνεχίζουν να μειώνουν την ποσότητα κβαντικής υπολογιστικής ισχύος που θα χρειαστεί ένας επιτιθέμενος για να σπάσει τη σημερινή ευάλωτη κρυπτογραφία.

Ο Στόχος Συνεχίζει να Μικραίνει

Ο Peter Shor έδειξε πριν από δεκαετίες ότι ένας επαρκώς ικανός κβαντικός υπολογιστής θα μπορούσε να σπάσει το RSA και την κρυπτογραφία ελλειπτικών καμπυλών, δύο ευρέως χρησιμοποιούμενες μορφές κρυπτογραφίας δημόσιου κλειδιού που προστατεύουν τις ψηφιακές επικοινωνίες. Τα μαθηματικά είναι γνωστά εδώ και δεκαετίες. Η αβεβαιότητα ήταν πάντα πότε το υλικό θα γίνει αρκετά ικανό ώστε να εκτελέσει την επίθεση σε χρήσιμη κλίμακα.

Τον Μάρτιο, η Google Quantum AI δημοσίευσε νέες εκτιμήσεις για την επίθεση στην ευρέως χρησιμοποιούμενη κρυπτογραφία ελλειπτικών καμπυλών. Οι ερευνητές υπολόγισαν ότι ο αλγόριθμος του Shor θα μπορούσε να τρέξει με λιγότερα από 500 000 φυσικά qubits υπό τις υποθέσεις υλικού που δοκίμασαν. Μια προηγούμενη κορυφαία εκτίμηση απαιτούσε περίπου 20 φορές περισσότερα. Δεν είχε συμβεί αντίστοιχη άλμα υλικού κατά 20 φορές. Ο καλύτερος σχεδιασμός κυκλωμάτων μείωσε το απαιτούμενο του υλικού.

Η ίδια δυναμική έγινε ορατή μέσω του ECDSA.fail, μιας ανοιχτής προσπάθειας όπου ερευνητές και πράκτορες AI έψαχναν τρόπους να κάνουν την ίδια κβαντική επίθεση να απαιτεί λιγότερη υπολογιστική ισχύ. Το δίκτυο ταιριάζει με το πρότυπο της Google μέσα σε ώρες και το ξεπέρασε μέσα σε ημέρες. Μέχρι το τέλος Ιουνίου, το καλύτερο αναφερόμενο κύκλωμα ήταν 47,5 % πιο αποδοτικό στο πρότυπο.

Η αποδοτικότητα του κυκλώματος και ο χρονοδιάγραμμα κινούνται διαφορετικά. Κάθε κέρδος αποδοτικότητας μειώνει ακόμη το έργο που πρέπει να κάνει το μελλοντικό υλικό, και η AI μπορεί να συνεχίσει να μειώνει αυτήν την απαίτηση πριν οι οργανισμοί ολοκληρώσουν την αντίδρασή τους στην προηγούμενη εκτίμηση.

Οι άνθρωποι φυσικά ρωτούν πότε θα φτάσει η μηχανή κατάρρευσης κώδικα. Για τον προγραμματισμό ασφαλείας, θεωρώ ότι η πιο χρήσιμη ερώτηση είναι πόσο γρήγορα μπορούν οι υποθέσεις μας να γίνουν ξεπερασμένες.

Η Άμυνα Λειτουργεί με Διαφορετικό Ρολόι

Το NIST ολοκλήρωσε τα πρώτα του πρότυπα μετά-ποσοτικού κρυπτογραφικού σε 2024. Η Cloudflare αναφέρει ότι πάνω από 65 % της ανθρώπινης κυκλοφορίας στο δίκτυό της χρησιμοποιεί ήδη κρυπτογράφηση μετά-ποσοτικού. Η Apple ανέπτυξε ένα πρότυπο κρυπτογραφίας μετά-ποσοτικού με το όνομα PQ3 για το iMessage, και η Signal συνέχισε να προσθέτει προστασίες μετά-ποσοτικού στο πρότυπό της.

Η εργασία του Anthropic τον Ιούλιο δείχνει πώς η AI μπορεί επίσης να ενισχύσει την αμυντική πλευρά. Ο Claude βρήκε μια σημαντική αδυναμία στο HAWK, έναν υποψήφιο υπογραφής μετά-ποσοτικού που είχε ήδη περάσει δύο γύρους ανθρώπινου ελέγχου. Επειδή το HAWK ήταν ακόμη υποψήφιο, οι ερευνητές βρήκαν την αδυναμία πριν από την ανάπτυξη, και τα ολοκληρωμένα πρότυπα του NIST δεν επηρεάστηκαν.

Μόλις οι ερευνητές συμφωνήσουν σε καλύτερη κρυπτογραφία, οι οργανισμοί πρέπει ακόμη να εντοπίσουν πού παραμένουν τα παλιά συστήματα, να συντονίσουν τους προμηθευτές, να ενημερώσουν το υλικό και το λογισμικό, και να μεταφέρουν τους πελάτες που ελέγχουν τα δικά τους κλειδιά. Αυτές οι εξαρτήσεις μπορεί να διαρκέσουν χρόνια. Η μετάβαση μετά-ποσοτικού είναι ένα πρόγραμμα υποδομής με προθεσμία κρυπτογραφίας που κανείς δεν ελέγχει.

Οι Αλυσίδες Μπλοκ Καθιστούν το Χαραύγιο Πιο Δύσκολο να Κρυφτεί

Οι περισσότερες κορυφαίες αλυσίδες μπλοκ βασίζονται σε ένα ζεύγος κρυπτογραφικών κλειδιών για την καθιέρωση ιδιοκτησίας. Το δημόσιο κλειδί μπορεί να είναι ορατό στο δίκτυο. Το ιδιωτικό κλειδί είναι η μυστική απόδειξη που επιτρέπει στον κάτοχο να μετακινήσει τα περιουσιακά στοιχεία. Το Bitcoin χρησιμοποιεί αυτό το ζεύγος κλειδιών για την εξουσιοδότηση συναλλαγών.

Ένας επαρκώς ικανός κβαντικός υπολογιστής που εκτελεί τον αλγόριθμο του Shor θα μπορούσε να δουλέψει αντίστροφα από ένα εκτεθειμένο δημόσιο κλειδί και να υπολογίσει το ιδιωτικό. Σε εκείνο το σημείο, ένας επιτιθέμενος θα μπορούσε να δημιουργήσει μια έγκυρη συναλλαγή και να μετακινήσει τα κεφάλαια σαν να ήταν ο νόμιμος κάτοχος.

Για την αλυσίδα μπλοκ, αυτή η πλαστή συναλλαγή θα φαινόταν νόμιμη. Δεν υπάρχει τμήμα υποστήριξης που μπορεί να αντιστρέψει τη μεταφορά αφού το δίκτυο την αποδεχθεί.

Οι διαδικτυακές υπηρεσίες έχουν μεγαλύτερο έλεγχο πάνω στη μετάβαση. Εφαρμογές όπως η Signal μπορούν απλώς να στείλουν μια ενημέρωση πρωτοκόλλου. Οι πάροχοι cloud μπορούν να τροποποιήσουν την ανταλλαγή κλειδιών στο παρασκήνιο, και οι περισσότεροι χρήστες μπορεί ποτέ να μην γνωρίζουν ότι κάτι άλλαξε.

Ένα αποκεντρωμένο δίκτυο πρέπει να συντονίσει πορτοφόλια, ανταλλακτήρια, καταφυλάκτες, επικυρωτές, προγραμματιστές, κατασκευαστές υλικού και κατόχους token. Κάποια κλειδιά έχουν ήδη χαθεί. Κάποιες διευθύνσεις μπορεί να παραμείνουν αμετάβλητες για χρόνια. Οι υπογραφές μετά-ποσοτικού απαιτούν επίσης σημαντικά περισσότερα δεδομένα από τις ψηφιακές υπογραφές που χρησιμοποιούν σήμερα οι αλυσίδες μπλοκ. Έτσι, κάθε συναλλαγή καταναλώνει περισσότερη χωρητικότητα δικτύου και αποθήκευσης, γεγονός που μπορεί να μειώσει τον αριθμό των συναλλαγών που μπορεί μια αλυσίδα μπλοκ να επεξεργαστεί αποδοτικά.

Η μετάβαση απαιτεί επίσης τα υπάρχοντα υπόλοιπα να μεταφερθούν σε κβαντικά ασφαλείς διευθύνσεις. Τα υλισμικά πορτοφόλια πρέπει να υποστηρίζουν τη νέα κρυπτογραφία· τα ανταλλακτήρια πρέπει να αναγνωρίζουν τις νέες διευθύνσεις· οι καταφυλάκτες πρέπει να ενημερώσουν τα συστήματα και τις πολιτικές τους. Τα αδρανή ή χαμένα κεφάλαια μπορεί ποτέ να μην μεταβούν, αφήνοντας το δίκτυο με αποφάσεις διακυβέρνησης που η κρυπτογραφία δεν μπορεί να απαντήσει.

Νομίζω ότι η βιομηχανία εξακολουθεί να υποτιμά πόσο χρόνο μπορεί να διαρκέσει αυτή η συντονιστική διαδικασία. Η κρυπτογραφία μπορεί να είναι έτοιμη ενώ το δίκτυο γύρω της χρειάζεται ακόμη χρόνια για τη μετάβαση, επειδή η αποκέντρωση αφαιρεί την εξουσία που θα μπορούσε απλώς να διατάξει όλους να υιοθετήσουν ένα νέο πρότυπο.

Ξεκινήστε να Μετράτε το Χρόνο Μετάβασης Τώρα

Οι ομάδες ασφαλείας των αλυσίδων μπλοκ θα πρέπει να μπορούν να απαντήσουν σε μια βασική επιχειρησιακή ερώτηση σήμερα: εάν η προθεσμία μετάβασης προχωρούσε ξαφνικά τρία χρόνια μπροστά, πόσος χρόνος θα απαιτούνταν για να μεταφερθούν χρήστες, πορτοφόλια, ανταλλακτήρια και κρίσιμη υποδομή πρωτοκόλλου σε υπογραφές μετά-ποσοτικού;

Για πολλά δίκτυα, η απάντηση παραμένει ασαφής. Μια ακόμη συζήτηση για το αν η Q-Day θα συμβεί το 2030, 2035 ή αργότερα δεν θα λύσει αυτήν την αβεβαιότητα.

Για να προετοιμαστείτε, εντοπίστε πού η ευάλωτη κρυπτογραφία εξακολουθεί να χρησιμοποιείται. Δοκιμάστε εναλλακτικές λύσεις μετά-ποσοτικού υπό πραγματικές συνθήκες δικτύου. Δημιουργήστε υποστήριξη πορτοφολιών και καταφυλάκων πριν γίνει χαρακτηριστικό έκτακτης ανάγκης. Ξεκινήστε τη δουλειά διακυβέρνησης ενώ οι διαφωνίες μπορούν ακόμη να διαρκέσουν μήνες αντί για ώρες.

Η AI ήδη συντομεύει τον κύκλο έρευνας στην κβαντική πλευρά. Οι αλγόριθμοι μετά-ποσοτικού προστατεύουν τα περιουσιακά στοιχεία μόνο αφού τα πορτοφόλια, τα ανταλλακτήρια και τα πρωτόκολλα μπορούν πραγματικά να τα χρησιμοποιήσουν. Οι ομάδες ασφαλείας πρέπει να δημιουργήσουν αυτήν τη διαδρομή μετάβασης πριν μια κβαντική ανακάλυψη μετατρέψει τον προγραμματισμό σε αντίδραση σε περιστατικό.