КВАНТОВЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ И НОВАЯ ЭРА ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ: НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
DOI:
https://doi.org/10.5281/zenodo.20924440Keywords:
квантовые вычисления, квантовая криптография, пост-квантовая криптография, алгоритм Шора, алгоритм Гровера, RSA, NIST PQC, информационная безопасность, QKD, CRYSTALS-KyberAbstract
В статье рассматриваются фундаментальные принципы квантовых вычислений и их принципиальное значение для современной информационной безопасности. На основе анализа ключевых квантовых алгоритмов — алгоритма Шора и алгоритма Гровера — показано, что широко используемые криптографические системы RSA, ECC и AES становятся уязвимыми при достижении достаточного масштаба квантовых вычислительных ресурсов. Представлен обзор пост-квантовой криптографии (PQC), включая финализированные стандарты NIST: CRYSTALS-Kyber, CRYSTALS-Dilithium и FALCON. Проведён сравнительный анализ классических и квантовых угроз по параметрам временной сложности, длины ключа и вычислительных ресурсов. Рассмотрена квантовое распределение ключей (QKD) как практически реализуемый механизм информационно-теоретической защиты. Материал адресован специалистам в области кибербезопасности, математики и разработчикам информационных систем, которым предстоит адаптировать существующую инфраструктуру к постквантовой эпохе.
Downloads
References
Feynman R. P. Simulating physics with computers / R. P. Feynman // International Journal of Theoretical Physics. — 1982. — Vol. 21. — № 6/7. — P. 467–488.
Shor P. W. Polynomial-Time Algorithms for Prime Factorization and Discrete Logarithms on a Quantum Computer / P. W. Shor // SIAM Journal on Computing. — 1997. — Vol. 26. — № 5. — P. 1484–1509.
Grover L. K. A fast quantum mechanical algorithm for database search / L. K. Grover // Proceedings of the 28th Annual ACM Symposium on Theory of Computing. — 1996. — P. 212–219.
Seagate / IDC. DataSphere Forecast 2024 // Rethink Data Report. — 2024. — URL: https://www.seagate.com (дата обращения: 12.04.2025).
NIST. Post-Quantum Cryptography: The Story So Far // NIST Internal Report 8413. — Gaithersburg: NIST, 2023. — 32 p.
Mosca M. Cybersecurity in an Era with Quantum Computers: Will We Be Ready? / M. Mosca // IEEE Security & Privacy. — 2018. — Vol. 16. — № 5. — P. 38–41.
Nielsen M. A. Quantum Computation and Quantum Information / M. A. Nielsen, I. L. Chuang. — Cambridge: Cambridge University Press, 2010. — 702 p.
Bernstein D. J. Post-Quantum Cryptography / D. J. Bernstein, T. Lange. — Berlin: Springer, 2009. — 245 p.
NIST. Federal Information Processing Standards 203, 204, 205 (CRYSTALS-Kyber, CRYSTALS-Dilithium, FALCON). — Gaithersburg: NIST, 2024.
Regev O. On lattices, learning with errors, random linear codes, and cryptography / O. Regev // Journal of the ACM. — 2009. — Vol. 56. — № 6. — Article 34. — 40 p.
Bennett C. H. Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing / C. H. Bennett, G. Brassard // Theoretical Computer Science. — 2014. — Vol. 560. — P. 7–11.
Pirandola S. Advances in quantum cryptography / S. Pirandola [et al.] // Advances in Optics and Photonics. — 2020. — Vol. 12. — № 4. — P. 1012–1236.
Liao S.-K. Satellite-Relayed Intercontinental Quantum Network / S.-K. Liao [et al.] // Physical Review Letters. — 2018. — Vol. 120. — № 3. — Article 030501.
Preskill J. Quantum Computing in the NISQ Era and Beyond / J. Preskill // Quantum. — 2018. — Vol. 2. — P. 79.
Chen L. Report on Post-Quantum Cryptography / L. Chen [et al.] // NIST Internal Report 8105. — Gaithersburg: NIST, 2016. — 15 p.
Bravyi S. The future of quantum computing with superconducting qubits / S. Bravyi [et al.] // Journal of Applied Physics. — 2022. — Vol. 132. — № 16. — Article 160902.
ITU-T Recommendation X.1710. Security framework for quantum key distribution networks. — Geneva: ITU, 2021. — 56 p.
Downloads
Published
Conference Proceedings Volume
Section
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
