为何我们需要解决量子安全挑战

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  • 量子计算时代正日益临近,它可能使现有加密系统过时。

  • 这些风险还可能阻碍这项技术真正价值的实现。

  • 解决这一问题需要国家和全球层面立即采取行动。

上周,工业巨头霍尼韦尔宣布,它已研制出全球速度最快的量子计算机,超越了其主要竞争对手IBM和谷歌,在这场技术军备竞赛中,该技术有望为全球经济释放数万亿美元的价值。

霍尼韦尔利用激光瞄准处于绝对零度附近的原子,使世界离量子未来又近了一步。这一未来将推动医疗保健、计算、金融和出行等各行业取得重大进展,尤其是在安全领域。

这场技术军备竞赛的最重大影响正日益被全球网络安全界所感知。这是因为,如果被恶意使用,量子计算有可能破解企业和更广泛数字经济所依赖的基础设施中具有系统重要性的密码学基础。此外,网络安全界必须立即行动,以确保安全和战略优势问题不会成为充分实现量子技术变革性价值的重大障碍。

哪些行业将通过量子计算创造最大价值?Image: 麦肯锡公司、Viva Technology

量子技术与安全生态系统

在世界经济论坛网络安全中心“未来系列”的近期一次会议上,世界经济论坛网络安全中心“未来系列”,来自全球领先科技、安全和政策领域的专家小组讨论了量子技术引发的战略性网络安全问题。国际社会需要集体行动应对两大类主要挑战:

1. 量子计算有可能破解大多数企业、数字基础设施和经济体所依赖的加密技术

一台足够强大且具备纠错能力的量子计算机的纯粹计算能力意味着公钥密码学“注定失败”,并将使当今许多基本数字系统和活动所依赖的保护技术面临风险。保护金融交易、安全通信、电子商务、身份认证和电子投票的密钥交换、加密和数字签名,都依赖于在这种情景下将变得多余的机制。

企业和政府可能无法确保其所依赖的交易和数据的机密性、完整性和可用性。归根结底,这可能使我们所有的数据面临风险。尽管技术和安全专业人士对时间表和潜在影响仍有争议,但与当前风险决策相关的未来威胁是明确存在的。在医疗保健、卫星、交通工具和工业控制系统等敏感数据和系统当前正在部署且使用寿命很长的领域,情况尤其如此,这些系统都可能运行数十年。

世界经济论坛在网络安全方面做了哪些工作

网络安全中心提供了一个可信平台,让领导者齐聚一堂,共同厘清不断演变的网络风险及其系统性影响。该中心致力于在日益互联的数字世界中建立理解与信任。

通过促进跨行业合作与洞察分享,该中心帮助合作伙伴增强网络韧性,应对需要集体应对的挑战。

探索该中心的工作

全球生态系统已经建立了一系列具有分布式所有权和治理结构的共享基础设施,并正日益推广部署。在这些系统拥有漫长遗留周期的情况下,对可能已面临风险的密码技术的集体依赖已然存在。当前,超级互联正促使共享架构、互联系统和相互依存的商业模式日益增多。包括互联网架构本身安全在内的基础设施,都以全球分布的公钥密码学实现(例如SSL、TLS和HTTPS)为基础,而这些实现可能面临风险。

2. 量子技术的地缘政治可能成为释放其全部价值的障碍

关于主权的国家安全问题,以及维持对战略能力的控制,也可能成为在更广泛经济中释放量子技术变革性潜力的重大障碍。量子技术有可能在国家安全和信息竞争中改变格局,而且竞争确实存在干扰国际合作、扩大安全和工业能力不对称的真实风险。各国政府正大力投资于主权量子技术和技能的发展,多个国家已经将量子技术列入受管制商品清单。

已可识别出复杂的安全挑战。这些挑战包括:如何说明量子算法的决策过程(可解释性)、确保算法实际执行其宣称的功能且本质上不存在偏见(验证),以及对其产生的结果进行认证。尽管这一问题在人工智能领域同样存在(人工智能,其他更具颠覆性的风险——包括被犯罪分子和其他行为体滥用——同样存在。

应对量子安全挑战

应对这些风险需要立即行动,既要在单个企业层面进行,也要在集体层面进行。类似于为管理人工智能而设立的全球技术委员会的方法,可能需要在量子技术推广过程中,用于治理全球治理原则与模式的完整体系。原则清单可包括推动量子资源的合乎伦理使用、确保量子基础设施不被用于破解标准加密,以及促进平等获取,以防止出现“量子贫困”。

一项关键举措还将是在企业和政策领导层面,在整个生态系统中建立“量子素养”。有必要教育和培训领导者了解量子技术的含义、其不同要素、可能的可用时间和推进速度、相关风险的性质及其对组织的适用方式,以及因此需要保护的内容。企业领导者将是最早需要判断量子风险对其业务的重要程度,并决定何时及如何行动的群体。还需要按行业进行分析,以探究哪些分布式行业需要共同行动以集体应对威胁;当推动这一转型的责任不明确时,这一点尤为重要。

推动采用抗量子密码技术是一种可行的解决方案,但要确保全球生态系统安全,还需要政策和治理举措。NIST的后量子密码挑战等标准可以明确各组织应采用的做法;通过确保这些标准及类似标准的国际互操作性,我们能够迈出关键一步,推动其在全球范围内的更广泛应用。

结论

作为一项具有战略重要性的技术,且正吸引创纪录投资额,我们正处于各国之间正在形成的量子军备竞赛的转折点。该技术有可能产生对生态系统的重大系统性风险;若我们不集体行动以克服these障碍,这些风险可能成为释放量子技术真正价值的重大障碍。这为网络安全界提供了一个机遇,尤其是引领原则、方法和多利益相关方生态系统的开拓,而这对于建立充分发挥这项新技术潜力所需的信任至关重要。

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