Применение квантовых технологий в области связи и коммуникаций заставит нас изменить наше представление о конфиденциальности данных, поскольку данные технологии вызывают множество вопросов в точки зрения защиты данных. Ваш смартфон буквально содержит миллиарды транзисторов и других полупроводниковых элементов. Но это еще не квантовый компьютер – данные, которые обрабатываются этими транзисторами, являются классическими. А что если в недалеком будущем следующие поколения Apple iphone смогут делать гораздо больше, используя современные квантовые технологии (более точная навигация с помощью квантового датчика; физически защищенная связь с помощью квантового распределения ключей; улучшенные аккумуляторы с помощью квантового моделирования)? И хотя размеры квантовых компьютеров могут оставаться довольно большими еще какое-то время, следующие поколения Фpple iphone могут быть достаточно развиты, чтобы пользоваться услугами таких компьютеров через Интернет. Риски, связанные с защитой данных и конфиденциальностью, для бизнеса, инфраструктуры цифровых технологий, экономик, обычных пользователей и потребителей могут стать огромной проблемой. Для того чтобы защитить данные в квантовую эпоху, уже сегодня необходимо пересмотреть стратегию защиты данных с учетом этих рисков и найти гибкие решения. Данный информационный бюллетень рассматривает новые риски в области защиты данных, которые могут возникнуть при использовании квантовых технологий.

1. Что такое квантовые технологии?

Революционные изменения…

Как сообщается на сайте Европейской комиссии, “с помощью квантовых технологий мы сможем… выполнять сложные вычислительные задачи, …с которыми в настоящее время не могут справиться самые мощные суперкомпьютеры. Квантовые технологии помогут нам безопасно пересылать конфиденциальную информацию куда угодно, ….. Другими словами, квантовые технологии позволят решать задачи, на которые даже самым быстрым современным компьютерам потребовались бы сотни дней, а то и годы“.

Это означает, что в настоящее время происходит вторая квантовая революция. Уже достигнуты значительные технические успехи во многих областях, включая квантовые вычисления, сенсоры, моделирование, криптографию и телекоммуникации. Появляется целое поколение новых квантовых технологий, способных оказать далеко идущее влияние на экономику и общество.

… в значительной степени субсидируются в Европе…

В 2018 году в Европе стартовал проект “Флагман квантовых технологий“. Его цель – поддержать трансформацию европейских исследований в коммерческие приложения, использующие квантовые технологии (квантовые вычисления, квантовое моделирование, квантовая связь и т.д.). Это масштабная долгосрочная исследовательская инициатива с бюджетом 1 млрд евро, финансируемая ЕС, которая объединяет исследовательские институты, представителей бизнеса и государства, укрепляя и расширяя европейское научное лидерство и передовой опыт в этой области.

2. Как обстоят дела с квантовыми вычислениями?

Инициативы Европейского союза в области квантовых вычислений были выдвинуты после “Квантового манифеста“, представленного Европейскому комиссару по цифровым технологиям в 2016 году. Это был призыв 3 400 участников научно-исследовательской сфера и бизнеса инвестировать в квантовые вычисления более 1 млрд евро.

European High-Performance Computing Joint Undertaking – это юридическая и финансовая организация, созданная в 2018 году на основании Регламента (ЕС) 2018/1488. Его цель – сделать Европу мировым лидером в области высокопроизводительных вычислений и квантовых вычислений. Миссия EuroHCP заключается в создании, развертывании, расширении и поддержании интегрированной инфраструктуры суперкомпьютеров и данных в ЕС. К установленному сроку планируется построить самые современные экспериментальные квантовые компьютеры. Эти компьютеры будут выступать в качестве ускорителей, связанных между собой суперкомпьютерами Объединенного проекта, образуя “гибридные” машины, сочетающие в себе лучшие достижения квантовых и классических вычислительных технологий.

… в области анализа и распространения данных…

Регламент Совета (ЕС) 2021/1173 от 13 июля 2021 года о создании совместного предприятия по высокопроизводительным вычислениям в Европе и отмене Регламента (ЕС) 2018/1488 изменил порядок финансирования совместного предприятия EuroHCP. Теперь его бюджет на период 2021-2027 годов составляет около 7 млрд евро.

По данным EuroHCP, новые квантовые компьютеры должны появиться на шести заявленных площадках (Чехия, Германия, Испания, Франция, Италия и Польша) ко второй половине 2023 года.

… для всех через облачные технологии…

Квант будет общедоступен европейским пользователям из научных и кругов и бизнеса через облачную инфраструктуру на некоммерческой основе. Инфраструктура будет предназначена для ускорения разработки новый идей и решений глобальных общественных проблем. В последующие годы будет налажено взаимодействие между ЕС и государствами-членами для дальнейшего развертывания квантовой экосистемы мирового класса. В Европе цель состоит в том, чтобы к 2025 году создать первый компьютер с квантовым ускорением.

…но США по-прежнему лидируют, за ними следуют Китай и Япония.

Несмотря на предпринимаемые усилия, Европа, похоже, отстает от США и Китая. На последнем саммите G7 в Хиросиме (Япония) 21 мая 2023 года было объявлено о заключении двух соглашений между Чикагским университетом, Токийским университетом, IBM и Google. Вскоре после этого стало известно о партнерстве между Чикагским университетом и Университетом Тохоку, что подтверждает сближение квантовой экосистемы Чикаго и Японии. Это партнерство было заключено на фоне соперничества с Китаем.

3. Что такое квантовый Интернет?

Конечной целью развития квантовых технологий является квантовый Интернет.

Квантовый Интернет – это сеть квантовых компьютеров, которые в будущем будут отправлять, вычислять и получать информацию, закодированную в квантовых состояниях. Квантовый Интернет не заменит современный или “классический” Интернет, а предоставит новые функциональные возможности, такие как квантовая криптография и квантовые облачные вычисления.

В квантовых компьютерах используются фундаментальные единицы информации, аналогичные битам, применяемым в классических вычислениях. Они называются “кубитами”. Однако в отличие от обычных компьютерных битов, которые передают информацию в виде 0 или 1, кубиты передают информацию через комбинацию квантовых состояний, которые являются уникальными состояниями, встречающимися только на суб-атомном уровне.

4. Каково влияние квантовых вычислений на защиту данных?

Квантовые вычисления могут быть применены для решения математических задач и ускорения некоторых сложных математических вычислений, что может сделать устаревшими используемые сегодня алгоритмы шифрования. Способность квантовых компьютеров так быстро просчитывать множество возможностей имеет серьезные последствия для конфиденциальности данных – даже самые совершенные схемы шифрования вскоре могут быть взломаны.

Риски, связанные с защитой данных и конфиденциальностью, для бизнеса, цифровой инфраструктуры, экономики и обычных пользователей могут стать огромной проблемой. Действующие нормативные акты, законы, концепции по защите данных скоро устареют и потребуют изменений.

Например, технология квантового зондирования позволит создать более эффективные системы раннего предупреждения, позволяющие практически в реальном времени обнаруживать изменения в защищенности или целостности персональных данных. Существующие требования по информированию о нарушении в защите данных (например, в течение 72 часов в соответствии с GDPR), вероятно, изменятся с учетом резко сократившегося времени обнаружения атак.

Кроме того, необходимо будет быстро адаптироваться к квантово-безопасному шифрованию. Квантовые компьютеры могут легко нарушить существующие стандарты шифрования, что поставит под сомнение принцип безопасности GDPR. Поскольку шифрование часто играет важную роль в защите персональных данных, внедрение квантово-безопасной криптографии станет ключом к защите конфиденциальных данных и соблюдению норм конфиденциальности данных в будущем. Очень важно, чтобы квантово-безопасное шифрование было создано до появления квантового компьютера, способного взломать криптографию с открытыми ключами.

Наконец, даже сегодня невозможно предвидеть все последствия применения квантовых технологий. В связи с этим крайне важно выстраивать гибкую стратегию обеспечения защиты данных, устойчивую к будущим законодательным изменениям. Уже появилась концепция криптографической гибкости, или “криптоагильности” (“crypto-agility”). Она позволяет протоколам и стандартам информационной безопасности быстро адаптироваться к новым криптографическим алгоритмам с минимальными сбоями в работе систем.