Článek
Kvantové počítače, dříve sci-fi a dnes realita laboratoří po celém světě, otevírají dveře do nové éry výpočetní techniky. Využívají principy kvantové mechaniky – superpozici, kvantové provázání a interference – aby řešily úlohy, na které by klasickým počítačům nestačily ani miliardy let.
Zatímco jejich potenciál v oblasti chemie, optimalizace nebo strojového učení je ohromující, v oblasti kybernetické bezpečnosti vzbuzují kvantové počítače i vážné obavy. Proč? Protože mohou prolomit šifrovací algoritmy, které dnes chrání banky, armádu i běžné uživatele internetu.
Jak kvantové počítače fungují
Na rozdíl od klasických bitů (0 nebo 1) kvantové počítače využívají qubity, které mohou být současně ve více stavech (superpozice). Kombinací stovek nebo tisíců qubitů lze zpracovávat extrémně komplexní úlohy paralelně.
Jejich schopnost provádět výpočty jako celek (místo krok za krokem) je zásadní výhodou. Jedním z nejslavnějších algoritmů je Shorův algoritmus, který umožňuje efektivní faktorizaci velkých čísel – klíčový prvek pro prolomení běžných šifrovacích metod.
Ohrožené algoritmy: Co kvantový počítač dokáže prolomit
Dnešní bezpečnost internetu je postavena na tzv. asymetrické kryptografii. Ta využívá matematických problémů, které jsou pro klasické počítače prakticky neřešitelné, jako například:
- RSA – založen na faktorizaci velkých prvočísel
- ECC (eliptické křivky) – využívá obtížnost výpočtu diskrétního logaritmu
- DSA, DH – další varianty asymetrického šifrování
Shorův algoritmus by umožnil tyto systémy rychle prolomit, jakmile budou k dispozici dostatečně výkonné kvantové počítače – odhady mluví o potřebě několika tisíc až milionů stabilních qubitů.
Kromě toho existuje Groverův algoritmus, který snižuje bezpečnost symetrických šifer (např. AES) na polovinu – 256bitový klíč by měl efektivní sílu pouze 128 bitů.
Postkvantová kryptografie: Odpověď na hrozbu
Výzkumníci po celém světě pracují na tzv. postkvantových algoritmech – šifrovacích metodách odolných vůči kvantovým útokům. Ty nevyužívají matematické problémy, které jsou zranitelné Shorovým algoritmem, ale například:
- Mřížkové problémy (lattice-based) – jako algoritmus Kyber
- Hash-based kryptografie
- Kódová kryptografie (code-based)
- Multivariační rovnice (multivariate polynomial systems)
Americký NIST (Národní institut pro standardy a technologie) v roce 2022 spustil proces výběru standardů postkvantové kryptografie. Výsledky ukázaly, že některé algoritmy jsou velmi slibné, ale stále probíhá jejich testování v praxi.
Hybridní přístup a přechodové období
Bezpečnostní experti doporučují tzv. hybridní kryptografii – kombinaci klasických a postkvantových algoritmů, aby bylo možné plynule přejít na nové standardy bez narušení kompatibility. Důležitou roli hraje i tzv. kryptografická agilita, tedy schopnost systémů rychle měnit šifrovací metody.
Zvláště citlivé systémy, jako armádní komunikace, zdravotnické databáze nebo bankovní infrastruktura, už dnes připravují obranné strategie pro tzv. „Harvest Now, Decrypt Later“ útoky – kdy útočníci ukládají zašifrovaná data s vidinou budoucího dešifrování pomocí kvantových strojů.
Závěr: Hrozba i naděje zároveň
Kvantové počítače přinášejí revoluční možnosti, ale zároveň dramaticky mění pravidla hry v oblasti digitální bezpečnosti. Přestože výkonné kvantové počítače ještě nemáme, čas na přípravu je právě teď. Budoucnost internetu – a důvěry v něj – závisí na tom, jak rychle a efektivně dokážeme reagovat.
