De wereld van computers en cybersecurity is een voortdurend veranderende omgeving, met dagelijks nieuwe tools zoals machine learning en AI. Een idee dat langzaam maar zeker veel meer is geworden dan zomaar een idee, is quantum computing. Met quantum computing worden nieuwe encryptie Er kunnen algoritmen worden gecreëerd die vele malen krachtiger zijn dan de klassieke geheimschrift we gebruiken vandaag.
Hoewel quantum computing veel voordelen kan bieden voor cryptografie, kan het ook door kwaadwillenden worden gebruikt om nieuwe malware te ontwikkelen die klassieke cryptografische algoritmen in de helft van de tijd of zelfs minder kan kraken. Gelukkig zijn quantumcomputers nog lang niet volledig ontwikkeld en bruikbaar, maar uw bedrijf kan zich alvast voorbereiden op de quantumrevolutie voordat deze begint.
Wat is kwantumcomputeren?
Klassieke computing werkt zo dat bewerkingen worden uitgevoerd in de vorm van een bit. Deze bits kunnen op een bepaald moment de waarde 0 of 1 hebben. Quantum computing maakt gebruik van het kwantummechanische idee van superpositie. Superpositie is wanneer iets, zoals een bit, zich in twee toestanden tegelijk bevindt. Dit betekent dat quantumbits, of qubits, zich tegelijkertijd in de toestand 1 en 0 kunnen bevinden.
Het uitvoeren van een berekening op een set van twee klassieke bits vereist vier berekeningen, omdat de bits ingesteld kunnen worden op 00, 11, 01 of 10. Omdat de qubits zich in alle vier de toestanden tegelijk kunnen bevinden, kan de quantumcomputer bij quantumcomputing berekeningen op alle vier de toestanden tegelijk uitvoeren. Omdat quantumcomputers vier berekeningen tegelijk op twee qubits kunnen uitvoeren, zou een volledig functionerende quantumcomputer de meeste klassieke encryptiealgoritmen binnen enkele dagen, en in sommige gevallen zelfs uren, kunnen kraken.
Dit veroorzaakt grote problemen voor onze moderne encryptiesystemen. Sommige encryptiealgoritmen, zoals RSA, dat in de meeste encryptiemethoden voor e-commercetransacties wordt gebruikt, baseren hun beveiliging op het feit dat de privésleutel wordt gegenereerd door het ontbinden van een getal dat het product is van twee grote priemgetallen.
Dit is extreem moeilijk te doen met klassieke computers en het kan duizenden jaren duren om te kraken met een voldoende sterke sleutellengte. Quantumcomputers, die qubits gebruiken, verkorten echter aanzienlijk de tijd om een algoritme zoals RSA te kraken. De sleutellengte kan worden verlengd voor meer veiligheid, maar dat betekent alleen dat een sleutel van 256 bits nu slechts zo sterk is als een sleutel van 128 bits in quantumcomputing.
Voordelen en nadelen van quantumcomputing
Er zijn veel verschillende redenen waarom quantum computing problemen kan veroorzaken voor het cybersecuritylandschap. De belangrijkste is dat klassieke cryptografietechnieken binnen enkele uren in plaats van jaren gekraakt kunnen worden. Zoals ik al eerder zei, kan het vergroten van de sleutelgrootte quantumcryptografie vertragen, maar dat zal niet voorkomen dat deze algoritmen gekraakt worden. Een ander probleem met quantum computing is dat kwaadwillenden uiteindelijk quantumcomputers zullen kunnen gebruiken om malware-aanvallen uit te voeren.
Tegenwoordig gebruiken kwaadwillenden machine learning en kunstmatige intelligentie (AI) om malware-aanvallen uit te voeren, maar met quantum computing wordt het veel gemakkelijker om kwetsbaarheden in software en IT-infrastructuren te vinden. Bovendien doen veel kwaadwillenden dingen zoals het afspeuren van gevoelige informatie op internet en het bewaren van de versleutelde informatie totdat quantum computing bruikbaar is.
Als dat gebeurt, kan de gevoelige informatie worden gedecodeerd en gebruikt zoals de aanvaller dat nodig acht. Informatie zoals e-mailadressen of telefoonnummers is misschien niet zo'n groot probleem, maar als versleutelde gevoelige overheidsinformatie wordt gestolen en vervolgens over tien jaar, wanneer quantum computing in gebruik is, wordt ontsleuteld, dan kan die informatie tegen die overheid worden gebruikt.
Quantum computing lijkt misschien negatief voor de wereld van de cryptografie, maar er zijn ook veel voordelen verbonden aan de ontwikkeling ervan. Met de rekenmogelijkheden van quantum computing kunnen nieuwe, krachtigere encryptiealgoritmen worden ontwikkeld. Alleen al door gebruik te maken van de ideeën achter quantum computing zijn er verschillende algoritmen ontwikkeld om rekenproblemen op te lossen die moeilijk of vrijwel onmogelijk op te lossen zijn met klassieke computing.
Deze algoritmen omvatten het algoritme van Shor, het algoritme van Grover, het Quantum Approximate Optimization Algorithm (QAOA) en het Harrow Hassidim Lloyd (HHL)-algoritme. Deze algoritmen lossen problemen op zoals het ontbinden van grote getallen en het oplossen van het discrete logaritmeprobleem tot het oplossen van een lineair stelsel vergelijkingen.
Bovendien, nu quantum computing steeds dichterbij komt, herzien veel organisaties zoals het National Institute of Science and Technology (NIST) bepaalde post-quantum cryptografie-algoritmen. Deze algoritmen zullen bestand zijn tegen aanvallen op quantum computing, waardoor gegevens veilig blijven zolang deze algoritmen worden gebruikt. Tot nu toe is er echter nog geen quantumcomputer ontwikkeld die krachtig genoeg is om klassieke cryptografische algoritmen te kraken.
Wanneer zullen quantumcomputers operationeel zijn?
Op het moment dat ik dit schrijf, bevinden quantumcomputers zich nog in een vroeg ontwikkelingsstadium. Er zijn al enkele kleinere quantumcomputers ontwikkeld, maar het grootste getal dat in een quantumcomputer is verwerkt, was 15, wat slechts 4 bits lang is. Volgens recent onderzoek lijkt het erop dat het nog een decennium zal duren, rond 2030, voordat een echt volledig functionele quantumcomputer is ontworpen en in gebruik is genomen. Het zou echter nog wel eerder kunnen zijn, aangezien er elke dag nieuwe quantumcomputermethoden worden gevonden die het ontwerp van een quantumcomputer verder brengen. Een quantumcomputer bevat ook veel hardwarecomponenten die eerst moeten worden ontwikkeld voordat een quantumcomputer kan worden ontworpen.
Om een quantumcomputer te ontwikkelen, moeten de huidige processoren vele malen sneller zijn, omdat quantumcomputing extreme snelheden vereist. Een ander probleem waarmee de ontwikkeling van quantumcomputers kampt, is het idee van logische poorten. Momenteel zijn er verschillende kleine quantumcomputers ontwikkeld, die worden geprogrammeerd met behulp van individuele logische quantumpoorten.
Dit werkt prima als de quantumcomputer die je gebruikt slechts een klein aantal qubits aankan, maar zodra je duizenden qubits bereikt, is dit onpraktisch. Een andere hindernis die quantumcomputers moeten overwinnen, is het gebrek aan getrainde professionals in quantum computing. Sommige universiteiten en open-sourcecommunity's geven les over quantumcomputers, maar er is nog onvoldoende praktische kennis beschikbaar om het benodigde talent voor quantum computing te creëren.
Bescherm uzelf van tevoren
Hoewel quantum computing nog ver weg lijkt, is het nog steeds belangrijk om uzelf en uw organisatie te beschermen tegen de naderende dreiging van quantum computing. Er zijn verschillende manieren om uw bedrijf te beschermen tegen quantum computing-dreigingen, te beginnen door ervoor te zorgen dat u altijd op de hoogte bent van de best practices en aanbevelingen van NIST. Het National Institute of Science and Technology werkt momenteel aan de ontwikkeling van encryptiealgoritmen die bestand zijn tegen quantum computing.
Zolang u de meest actuele compliance- en best practice-normen voor uw organisatie gebruikt, kunt u de negatieve effecten van quantumcomputers voorblijven. Er zijn ook andere zogenaamd "kwantumveilige" ideeën ontwikkeld, zoals Quantum Key Distribution, dat gebruikmaakt van eigenschappen van de kwantummechanica om sleutels veilig te transporteren. Dit soort technologie zou in de toekomst de standaard kunnen worden ter bescherming tegen quantumcomputing. Het continu leren over de nieuwste en beste kwantumbestendige technologieën kan uw organisatie dus ook ten goede komen.
Conclusie
Hoewel het misschien nog wel een decennium of langer duurt, zou quantum computing dichterbij kunnen zijn dan de meeste mensen denken. In de nabije toekomst kunnen kwaadwillenden deze quantumcomputers mogelijk gebruiken om nieuwe, geavanceerde malware-aanvallen uit te voeren. Maar quantum computing is niet alleen maar slecht; het zal de wereld van cryptografie op de lange termijn een stuk veiliger maken. Veel van de huidige computerproblemen behoren mogelijk tot het verleden met quantum computing. Begrijpen hoe quantum computing werkt, is de eerste stap om uw bedrijf te beschermen tegen quantum computing aanvallen en helpen bij het ontwikkelen van nieuwe methoden voor het veilig verzenden van gevoelige gegevens.
