Китайцы использовали квантовый компьютер D-Wave Systems для взлома AES-шифрования — у них почти получилось

Алгоритмы, лежащие в основе золотого стандарта шифрования AES, оказались под ударом: китайские исследователи впервые продемонстрировали, что квантовый компьютер способен поставить под угрозу защиту государственных тайн и банковских данных. Речь идет не о гипотетической угрозе, а о практической атаке, пусть и с оговорками. Главный вывод, который следует из этой работы: гонка вооружений в сфере кибербезопасности переходит в новую фазу, где время работает против тех, кто полагается на текущие стандарты защиты.

Прорыв в Шанхае: как квантовый отжиг вскрыл уязвимости

Группа ученых из Шанхайского университета опубликовала в рецензируемом журнале Chinese Journal of Computers результаты экспериментов, которые заставляют пересмотреть сроки наступления «квантовой угрозы». В качестве инструмента выступил квантовый компьютер канадской компании D-Wave Systems, использующий технологию квантового отжига. Однако ключевым элементом атаки стал не сам компьютер, а новый математический аппарат, разработанный китайской командой.

С помощью этого подхода были атакованы алгоритмы блочного шифрования Present, Gift-64 и Rectangle. Все они относятся к классу SP-сетей (Substitution-Permutation network) — той самой архитектуре, которая лежит в основе AES-шифрования. Исследователям не удалось полностью взломать код, но, по их собственному признанию, они подошли к этому ближе, чем кто-либо в истории.

Реальная угроза для «неприступных» стандартов

Долгое время считалось, что для практического взлома AES с помощью квантовых вычислений потребуется от 10 до 20 лет. Некоторые оптимисты отодвигали этот срок еще дальше. Однако работа китайских ученых демонстрирует, что окно безопасности может захлопнуться уже через 3-5 лет. Особую тревогу вызывает тот факт, что SP-сети используются для защиты данных в банковском секторе, государственных учреждениях и военных структурах по всему миру.

В самой статье подчеркивается: «Это первый случай, когда настоящий квантовый компьютер представляет реальную и существенную угрозу для множества полномасштабных структурированных алгоритмов SPN, используемых сегодня». Формулировка «реальная и существенная» в устах рецензируемого научного сообщества означает переход от теории к практике.

Технология D-Wave: не универсальный, но опасный инструмент

Важно понимать природу угрозы. Квантовый компьютер D-Wave нельзя назвать универсальным в классическом понимании. Он работает на принципе квантового отжига, который сводится к поиску минимального энергетического состояния системы. Ученым удалось обернуть задачу взлома в форму, решаемую этим методом, с привлечением алгоритмов искусственного интеллекта.

Созданный математический аппарат пока не универсален. Это означает, что для взлома каждого типа ключей или алгоритмов требуется индивидуальная настройка. Однако сам факт успешной демонстрации означает, что барьер преодолен. Следующие шаги — это вопрос инженерной доработки и масштабирования.

За последние несколько лет индустрия наблюдала за постепенным увеличением вычислительной мощности квантовых систем. D-Wave уже представила 1200-кубитовый процессор поколения Advantage 2. Параллельно с этим шли работы по созданию квантово-устойчивых алгоритмов шифрования (постквантовая криптография), которые сейчас проходят стадию стандартизации. Новая атака китайских ученых — это не просто очередная публикация, а сигнал о том, что переход на новые стандарты защиты должен быть ускорен. Промедление в обновлении криптографических протоколов для компаний и государств может обернуться массовой утечкой данных, которые считались защищенными на десятилетия вперед.