L’IA sta accelerando la minaccia quantistica. La difesa ha ancora un problema di coordinamento

Quando Google Quantum AI ha riferito a luglio di aver insegnato a un computer quantistico a “imparare dai propri errori”, la storia ovvia era una migliore correzione degli errori. I computer quantistici sono macchine estremamente sensibili. Piccole variazioni nel loro ambiente possono farli andare fuori sintonia e introdurre errori, costringendo i ricercatori a interrompere un calcolo e ricalibrare l’hardware.

Il sistema di IA di Google ha imparato a effettuare alcuni di questi aggiustamenti mentre la macchina era ancora in funzione. Nei test, ha reso il sistema 3,5 volte più stabile quando i ricercatori lo hanno deliberatamente messo fuori sintonia e ha ridotto gli errori di un ulteriore 20% dopo che gli esperti umani lo avevano già calibrato.

Potrebbe essere necessario eseguire calcoli quantistici utili in modo continuo per giorni o addirittura mesi. Mantenere la macchina stabile senza interrompere ripetutamente il calcolo è quindi importante. Google lo paragona a accordare uno strumento mentre la musica suona.

La stabilità prolungata è anche ciò di cui un futuro computer quantistico avrebbe bisogno per eseguire l’algoritmo di Shor abbastanza a lungo da attaccare la crittografia a chiave pubblica ampiamente utilizzata.

Lo sviluppo più significativo è ciò che l’IA sta facendo al ritmo della ricerca quantistica stessa. La correzione degli errori, la progettazione di circuiti, la calibrazione e la crittoanalisi miglioravano su linee temporali parzialmente separate. L’IA sta iniziando a comprimere simultaneamente diversi di questi cicli di ricerca. La ricerca quantistica ora procede alla velocità dello sviluppo software. La migrazione crittografica avviene su un orologio più lento, determinato dall’hardware distribuito, dai fornitori, dalla governance e dagli utenti.

Gli attacchi crittografici su larga scala rimangono al di là dell’hardware attuale, ma i ricercatori continuano a ridurre la quantità di potenza di calcolo quantistica necessaria a un aggressore per violare la crittografia vulnerabile odierna.

Il bersaglio continua a ridursi

Peter Shor dimostrò decenni fa che un computer quantistico sufficientemente potente potrebbe violare RSA e la crittografia a curve ellittiche, due forme di crittografia a chiave pubblica ampiamente usate per proteggere le comunicazioni digitali. La matematica è nota da decenni. L’incertezza è sempre stata legata al momento in cui l’hardware diventerà sufficientemente capace da eseguire l’attacco su scala utile.

Nel marzo, Google Quantum AI ha pubblicato nuove stime per attaccare la crittografia a curve ellittiche ampiamente usata. I ricercatori hanno calcolato che l’algoritmo di Shor potrebbe funzionare con meno di 500.000 qubit fisici secondo le ipotesi hardware che hanno testato. Una precedente stima di riferimento richiedeva circa 20 volte di più. Non si era verificato alcun salto hardware di 20 volte. Una progettazione di circuiti più efficiente ha ridotto ciò che l’hardware deve infine fare.

La stessa dinamica è divenuta evidente tramite ECDSA.fail, uno sforzo aperto in cui ricercatori e agenti IA hanno cercato modi per far sì che lo stesso attacco quantistico richiedesse meno potenza di calcolo. La rete ha eguagliato il benchmark di Google in poche ore e lo ha superato in pochi giorni. Entro la fine di giugno, il circuito migliore segnalato era più efficiente del 47,5% rispetto al benchmark.

L’efficienza dei circuiti e il tempo di calendario si muovono in modo diverso. Ogni guadagno di efficienza riduce comunque ciò che l’hardware futuro deve fare, e l’IA può continuare a spingere quel requisito verso il basso prima che le istituzioni abbiano finito di reagire alla stima precedente.

La gente naturalmente chiede quando arriverà la macchina che rompe i codici. Per la pianificazione della sicurezza, penso che la domanda più utile sia quanto rapidamente le nostre ipotesi possano diventare obsolete.

La difesa opera su un orologio diverso

NIST ha finalizzato i suoi primi standard post-quantistici nel 2024. Cloudflare affermano che oltre il 65 % del traffico umano sulla sua rete utilizza già la crittografia post-quantistica. Apple ha distribuito un protocollo crittografico post-quantistico chiamato PQ3 per iMessage, e Signal ha continuato ad aggiungere protezioni post-quantistiche al suo protocollo.

Il lavoro di luglio di Anthropic mostra come l’IA possa rafforzare anche il lato difensivo. Claude ha scoperto una debolezza significativa in HAWK, un candidato a firma post-quantistica che aveva già superato due round di revisione umana. Poiché HAWK era ancora un candidato, i ricercatori hanno individuato la debolezza prima del dispiegamento, e gli standard finalizzati da NIST non sono stati influenzati.

Una volta che i ricercatori concordano su una crittografia migliore, le organizzazioni devono ancora individuare dove rimangono i sistemi legacy, coordinare i fornitori, aggiornare hardware e software, e spostare i clienti che controllano le proprie chiavi. Quelle dipendenze possono richiedere anni. La migrazione post-quantistica è un programma infrastrutturale con una scadenza crittografica che nessuno controlla.

Le blockchain rendono più difficile nascondere il divario

La maggior parte delle principali blockchain si basa su una coppia di chiavi crittografiche per stabilire la proprietà. La chiave pubblica può essere visibile alla rete. La chiave privata è la prova segreta che consente al proprietario di spostare i beni. Bitcoin utilizza questa coppia di chiavi per autorizzare le transazioni.

Un computer quantistico sufficientemente potente che esegue l’algoritmo di Shor potrebbe lavorare a ritroso da una chiave pubblica esposta e calcolare quella privata. A quel punto, un aggressore potrebbe produrre una transazione valida e spostare i fondi come se fosse il legittimo proprietario.

Per la blockchain, quella transazione falsificata apparirebbe legittima. Non esiste un servizio di assistenza che possa annullare il trasferimento dopo che la rete lo ha accettato.

I servizi web hanno più controllo sulla migrazione. App come Signal possono semplicemente distribuire un aggiornamento del protocollo. I provider cloud possono modificare lo scambio di chiavi dietro le quinte, e la maggior parte degli utenti potrebbe non accorgersi di alcun cambiamento.

Una rete decentralizzata deve coordinare wallet, exchange, custodi, validator, sviluppatori, produttori di hardware e detentori di token. Alcune chiavi sono già perse. Alcuni indirizzi potrebbero rimanere intatti per anni. Le firme post-quantistiche richiedono anche dati sostanzialmente più voluminosi rispetto alle firme digitali attualmente usate dalle blockchain. Ogni transazione quindi occupa più capacità di rete e di archiviazione, il che può ridurre il numero di transazioni che una blockchain può elaborare in modo efficiente.

La migrazione richiede anche che i saldi esistenti vengano spostati verso indirizzi sicuri quantisticamente. I wallet hardware devono supportare la nuova crittografia; gli exchange devono riconoscere i nuovi indirizzi; i custodi devono aggiornare i loro sistemi e le politiche. I fondi inattivi o persi potrebbero non migrare mai, lasciando la rete con decisioni di governance a cui la crittografia non può rispondere.

Penso che l’industria sottovaluti ancora quanto tempo possa richiedere tale coordinamento. La crittografia può essere pronta mentre la rete intorno a essa necessita ancora di anni per migrare, perché la decentralizzazione elimina l’autorità che potrebbe semplicemente imporre a tutti un nuovo standard.

Inizia a misurare ora il tempo di migrazione

I team di sicurezza delle blockchain dovrebbero essere in grado di rispondere oggi a una semplice domanda operativa: se la scadenza della migrazione fosse improvvisamente anticipata di tre anni, quanto tempo ci vorrebbe per portare utenti, wallet, exchange e infrastrutture critiche del protocollo alle firme post-quantistiche?

Per molte reti, la risposta è ancora incerta. Un altro dibattito su quando arriverà il Q-Day, nel 2030, 2035 o più tardi, non risolverà tale incertezza.

Per prepararsi, individuare dove la crittografia vulnerabile è ancora in uso. Testare le alternative post-quantistiche in condizioni di rete reali. Costruire il supporto per wallet e custodia prima che diventi una funzionalità di emergenza. Avviare il lavoro di governance mentre i disaccordi possono ancora richiedere mesi anziché ore.

L’IA sta già accorciando il ciclo di ricerca sul lato quantistico. Gli algoritmi post-quantistici proteggono gli asset solo dopo che wallet, exchange e protocolli possono effettivamente utilizzarli. I team di sicurezza dovrebbero costruire quel percorso di migrazione prima che una scoperta quantistica trasformi la pianificazione in una risposta a un incidente.