Hogyan működik egy kvantumszámítógép?
A hagyományos számítógépek bitekkel dolgoznak, amelyek 1-es vagy 0-s értéket vehetnek fel, mint egy be- vagy kikapcsolt kapcsoló. A számítógép különböző algoritmusokkal, gépi utasításokkal váltogatja ezeket a biteket, így old meg összetett feladatokat.
A kvantumszámítógépek ezzel szemben kvantumbiteket, úgynevezett qubitokat használnak, amelyek egyszerre lehetnek 0 és 1 állapotban is (ez a szuperpozíció), sőt, egymással összefonódhatnak (összefonódás, entanglement), így egymás állapotát kölcsönösen befolyásolják. Emiatt a kvantumszámítógépek azonos méretű rendszerek esetén nagyságrendekkel több adatot tudnak feldolgozni, mint a hagyományos gépek. Ilyen képességekkel például a gyógyszeriparban hatalmas előnyt kínálnak: villámgyorsan képesek átfutni hatalmas adatbázisokat és megjósolni új gyógyszerek hatékonyságát, ami a vállalatoknak akár évtizedeket és több százmilliárd forintot takaríthat meg.
Súlyos biztonsági rések
Arra lehet következtetni, hogy a kvantumszámítógépek jelenleg rengeteg sebezhetőséggel küzdenek. Az egyik legnagyobb gond, hogy nincs hatékony módszer ezeknek a programoknak és fordítóknak az ellenőrzésére, különösen, mivel sokukat külső cégek fejlesztik. Emiatt akár vállalati vagy személyes adatokhoz is hozzáférhetnek illetéktelenek, de a szellemi tulajdont is könnyedén ellophatják vagy visszafejthetik.
Az üzleti algoritmusok gyakran közvetlenül a kvantumáramkörökben futnak, így azok feltörése esetén a támadó hozzáférhet az algoritmusokhoz, pénzügyi adatokhoz vagy létfontosságú infrastruktúrák adataihoz. Külön veszélyforrás a qubitok összefonódása is: ha többen használnak egy kvantumprocesszort, az úgynevezett „áthallás” (crosstalk) révén érzékeny információk szivároghatnak ki, vagy a működés is megzavarhatóvá válik.
A mostani védekezések elégtelenek
Mivel a kvantumszámítógépek alapvetően másként működnek, mint a hagyományos rendszerek, a már ismert biztonsági megoldások nem vagy csak korlátozottan alkalmazhatók. Emiatt a piaci szereplők jelenleg főként a rendszereik stabilitására koncentrálnak, nem a védelemre. A kvantumszámítógépek különleges jellemzőit – például az áramkörök topológiáját vagy az adatok hardveres kódolását – általában nem védik megfelelően, így ezek könnyű prédává válhatnak.
Mivel a technológiát még csak most kezdik bevezetni, a támadók egyelőre kevésbé célozzák meg, de amint elterjednek az iparban és a hétköznapokban, rájuk irányul majd a figyelem.
Hogyan lehetne megerősíteni a kvantumgépeket?
A biztonságot már a legalsó, fizikai szinten kell megalapozni. A fejlesztőknek az „áthallást” és az egyéb információszivárgásokat okozó zavarok ellen kell védekezniük, míg áramköri szinten az információ titkosítására, kódolására és „összezavarására” van szükség, hogy az érzékeny tartalmak védve legyenek.
A rendszereket belsőleg szét kell választani, a felhasználókat pedig különböző jogosultságokkal ellátni, ezzel is tovább növelve a védelmet. Emellett új szoftveres védelmi eszközök, kiegészítők bevezetése is kulcsfontosságú, amelyek felismerik és megakadályozzák a biztonsági fenyegetéseket.
Még csak most kezdjük megérteni a veszélyeket
A kvantumbiztonság összetett, multidiszciplináris terület, amely a matematikusoktól a mérnökökön át a fizikusokig mindenkit megszólít. Egyre sürgetőbb annak felismerése, hogy a kvantumszámítógépek biztonsága nélkül a jövő digitális világában nemcsak áttörésekre, hanem súlyos veszteségekre is számíthatunk. Emiatt a következő években a hardver és a szoftver egyaránt fókuszba kerül majd a fejlesztéseknél.
