Mã hóa bằng chứng lượng tử là gì và tại sao bạn không thể kiểm tra nó?

Mật mã học được định nghĩa là ngành học viết và giải mã. Nó là một phần quan trọng của giao thức bảo mật và thông tin liên lạc, cải thiện quyền riêng tư và đảm bảo rằng dữ liệu chỉ được đọc bởi người nhận dự kiến.

Tuy nhiên, với sự ra đời của máy tính lượng tử, nhiều người cho rằng các phương pháp mật mã thông thường sẽ không còn khả thi nữa. Kết quả là, các lập trình viên và chuyên gia đã nghiên cứu về chiếc mũ mà họ gọi là mã hóa chống lượng tử.

LÀM VIDEO TRONG NGÀY

Vậy mã hóa bằng chứng lượng tử là gì? Và tại sao bạn vẫn chưa thể thực sự kiểm tra nó?

Mã hóa bằng chứng lượng tử là gì?

Mã hóa bằng chứng lượng tử chỉ đơn giản là đề cập đến một loạt các thuật toán không thể bị tấn công, ngay cả với máy tính lượng tử. Dự kiến, mã hóa chống lượng tử có thể sẽ thay thế các thuật toán thông thường dựa vào mã hóa khóa công khai, thường dựa vào một bộ hai khóa (một để mã hóa và một khóa khác để giải mã).

cách xóa hồ sơ trên ps4

Năm 1994, nhà toán học tại Bell Labs, Peter Shor, đã viết một bài báo nói về máy tính lượng tử, về cơ bản là những máy tính mạnh mẽ có thể thực hiện các phép tính mạnh hơn nhiều so với một máy tính tiêu chuẩn. Nhưng hồi đó, chúng chỉ là một khả năng. Tua nhanh cho đến ngày nay, và các thiết bị máy tính đã đi được một chặng đường dài. Trên thực tế, nhiều người tin rằng máy tính lượng tử còn khoảng một thập kỷ nữa.

Không cần phải nói, điều này làm nảy sinh một mối quan tâm nghiêm trọng: nếu máy tính lượng tử trở thành hiện thực, điều này dường như ngày càng có khả năng xảy ra, các phương pháp mã hóa thông thường sẽ trở nên vô dụng. Kết quả là, các nhà khoa học đã nghiên cứu mật mã hậu lượng tử được một lúc rồi.

Phát triển một tiêu chuẩn mã hóa bằng chứng lượng tử

Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) đã bắt đầu một cuộc thi vào năm 2016 để tìm ra một tiêu chuẩn mã hóa hậu lượng tử có khả năng chống lại một máy tính lượng tử.

Điều này khác với các hệ thống mã hóa thông thường chủ yếu dựa vào việc giải các bài toán phức tạp. Vào năm 2022, NIST thông báo rằng họ đã đưa vào danh sách 4 thuật toán mã hóa chính mà nó coi là 'bằng chứng lượng tử'. Bao gồm các:

Thuật toán CRYSTALS-Kyber.
Thuật toán CRYSTALS-Dilithium.
CHIM ƯNG.
SPHINCS +.

Thuật toán CRYSTALS-Kyber đang được phát triển để sử dụng làm tiêu chuẩn mã hóa chung. Thuật toán này phổ biến vì các khóa mã hóa nhỏ hơn, cho phép cả hai bên trao đổi chúng một cách nhanh chóng. Điều này cũng có nghĩa là CRYSTALS-Kyber cực kỳ nhanh khi so sánh với những người khác.

Ba phần còn lại đã được chọn cho chữ ký điện tử, lý tưởng để ký các tài liệu kỹ thuật số từ xa hoặc để xác minh danh tính của cả hai bên trong một giao dịch kỹ thuật số.

NIST chính thức khuyến nghị CRYSTALS-Dilithium là lựa chọn đầu tiên cho chữ ký điện tử và FALCON cho các chữ ký cơ bản hơn mà Dilithium có thể không bao gồm. Cả hai đều được biết đến với tốc độ hợp lý. Cả ba đều sử dụng các bài toán mạng có cấu trúc để mã hóa dữ liệu.

Cái thứ tư, SPHINCS +, tương đối chậm hơn những cái khác, nhưng nó được coi là bằng chứng lượng tử vì nó dựa trên một tập hợp các vấn đề toán học hoàn toàn khác với ba bài còn lại. Thay vì sử dụng mạng có cấu trúc, mạng này dựa vào các hàm băm.

Tầm quan trọng của việc phát triển mật mã kháng lượng tử

Một trong những mối quan tâm lớn nhất đối với các tổ chức lớn ngày nay là một khi điện toán lượng tử trở thành xu hướng chủ đạo, rất có thể tất cả dữ liệu được mã hóa an toàn ngay bây giờ có thể gặp rủi ro. Nhiều người tin rằng điện toán lượng tử sẽ thay đổi thế giới hoàn toàn và mật mã là một lĩnh vực có khả năng bị ảnh hưởng lớn.

Ví dụ: nếu bạn gửi thông tin nhạy cảm bằng cách sử dụng mã hóa thông thường ngày nay, có nguy cơ các bên thứ ba độc hại có thể chặn và lưu trữ dữ liệu của bạn. Điều này đặc biệt đúng đối với các cơ quan chính phủ, nơi mà việc bảo mật các tài liệu mật ngày nay cũng sẽ quan trọng không kém trong tương lai.

Một khi điện toán lượng tử trở nên phổ biến, có nguy cơ thực sự là thông tin nhạy cảm này có thể được giải mã và công bố cho công chúng hoặc được sử dụng cho mục đích tống tiền, ngay cả khi nó đã trôi qua hàng thập kỷ. Đó là một trong những lý do tại sao các chính phủ và cơ quan an ninh rất nghiêm túc trong việc phát triển mã hóa an toàn lượng tử càng sớm càng tốt.

Nếu bạn sử dụng khóa chia sẻ trước với giao thức IKEv1, về cơ bản bạn đang sử dụng mã hóa được coi là kháng lượng tử. Nhiều người cũng tin rằng AES-256, một mã hóa thường được sử dụng , cũng có khả năng chống lượng tử.

Tuy nhiên, theo NIST, bốn mã hóa được đề cập ở trên là những mã hóa duy nhất được coi là 'bằng chứng lượng tử'. Nhiều công ty đã giới thiệu mã hóa an toàn lượng tử vào các sản phẩm của họ. Ví dụ, VPN an toàn lượng tử của Verizon được thiết kế để có khả năng chống lại các cuộc tấn công của một máy tính lượng tử.

Tại sao bạn không thể kiểm tra mã hóa bằng chứng lượng tử?

Mặc dù có một số tiêu chuẩn mã hóa mà chúng tôi coi là an toàn lượng tử, nhưng chưa có tiêu chuẩn nào thực sự được thử nghiệm. Và lý do cho điều đó khá rõ ràng: chúng ta chưa có máy tính lượng tử.

Tuy nhiên, chúng ta đang tiến gần hơn bao giờ hết. Máy tính nano , một điều được coi là không thể tại một thời điểm, là có thật, với một số thiết bị hiện đại ngày nay sử dụng bóng bán dẫn có các kênh có độ dài dưới 100 nanomet.

Trên thực tế, vào năm 2019, Google đã xuất bản một báo cáo mang tính bước ngoặt trên tạp chí Nature , tuyên bố rằng họ đã đạt được ưu thế lượng tử với Sycamore, máy tính lượng tử của họ. Trong một nhóm do John Martinis, một nhà vật lý thực nghiệm dẫn đầu, họ có thể sử dụng máy tính lượng tử của mình để thực hiện các phép tính phức tạp sẽ một siêu máy tính tiêu chuẩn hơn 100.000 năm.

Đây không phải là lý do để báo động: họ chỉ đạt được ưu thế lượng tử với một trường hợp cụ thể, nhưng nó cho thấy rằng điện toán lượng tử là rất thực tế, và không xa vời như hầu hết mọi người nghĩ.

Kết quả là, vì tính toán lượng tử không thực sự khả dụng, nên không thể kiểm tra nó một cách chính xác. Trên thực tế, để giải thích vấn đề cụ thể mà Sycamore đã giải quyết như thế nào, nhóm thực sự đã trình bày một trường hợp trong đó máy tính phải tính toán xác suất của các kết quả khác nhau bằng cách sử dụng máy tạo số ngẫu nhiên lượng tử.

Điều này rõ ràng là rất khác so với mã hóa thông thường, thường liên quan đến các phương trình toán học. Tuy nhiên, nó sẽ cho thấy sức mạnh của nó đối với điều tốt nhất tiếp theo một khi các nhà khoa học có thể hoàn toàn làm chủ nó.

Thực hiện các bước để mã hóa thông tin của bạn ngay hôm nay

Mặc dù mã hóa bằng chứng lượng tử vẫn còn một thời gian nữa, nhưng việc đảm bảo rằng bạn sử dụng các biện pháp an toàn thích hợp ngay hôm nay sẽ không có hại gì. Ví dụ: nếu bạn sử dụng bộ nhớ đám mây để lưu trữ các tệp hoặc dữ liệu cá nhân, hãy luôn đảm bảo rằng bạn sử dụng nhà cung cấp dịch vụ lưu trữ đám mây end-to-end.