Resumo

Neste artigo, a Agência de Segurança Nacional (NSA) discute o impacto potencial da computação quântica na criptografia de chave pública. A NSA afirma que não se sabe se e quando um computador quântico capaz de quebrar os métodos de criptografia atual será desenvolvido. No entanto, a agência sugere que é importante considerar e desenvolver novas técnicas para combater um futuro computador quântico. Além disso, o artigo destaca o progresso feito no campo da computação quântica nos últimos anos e os riscos potenciais que ele representa para a criptografia de chave pública.

1. A NSA está preocupada com a ameaça de um “computador quântico criptograficamente relevante”?

A NSA afirma que não sabe se ou quando um computador quântico capaz de explorar a criptografia de chave pública existirá.

2. Por que a NSA gastou US $ 80 milhões em pesquisar um computador quântico em 2014?

O artigo sugere que o programa de pesquisa da NSA intitulado “possuindo a rede” teve como objetivo desenvolver um computador quântico capaz de quebrar os métodos de criptografia de corrente. No entanto, a posição da agência sobre a ameaça potencial de um computador quântico parece ter evoluído desde então.

3. O que a NSA implica sugerindo o uso de tecnologias resistentes à quântica?

A NSA sugere que pode estar ciente do desenvolvimento de um computador quântico criptograficamente relevante ou está no caminho para desenvolver um. Ao sugerir o uso de tecnologias resistentes quânticas, a agência pode estar alertando outras pessoas a se prepararem para a ameaça potencial de um computador quântico desenvolvido por atores maliciosos.

4. Quão eficazes são os computadores quânticos na solução de determinados problemas?

De acordo com Eric Trexler, vice-presidente de governos globais da Security Shop Forcepoint, os computadores quânticos mostraram eficácia na solução de certos problemas, incluindo criptografia assimétrica de chave pública.

5. O que é criptografia de chave pública usada para?

A criptografia de chave pública é baseada em uma criptografia forte, como os protocolos TLS e SSL usados ​​para proteger dados do navegador de bisbilhoteiros de terceiros.

6. Qual é o impacto potencial de um computador quântico criptograficamente relevante?

Se um computador quântico criptograficamente relevante for desenvolvido, ele poderá minar os algoritmos de chave pública amplamente implantados usados ​​para trocas de chave assimétricas e assinaturas digitais.

7. Existe uma ameaça atual para a criptografia de hoje de computadores quânticos?

Embora exista um progresso contínuo no desenvolvimento de computadores quânticos, a NSA garante que algoritmos de criptografia como AES-256 e SHA-384 estão atualmente seguros contra ataques de grandes computadores quânticos.

8. Que esforços são a NSA fazendo para combater as ameaças de computação quântica?

A NSA está trabalhando em algoritmos “Chave Pública Resistente à Quantum” desde 2016. No entanto, a agência afirma que atualmente não há algoritmos comerciais que os fornecedores devem adotar, exceto para assinaturas de hash com estado de firmware.

9. A criptografia atual é segura da inovação?

Jason Soroko, CTO da Sectigo, sugere que os computadores quânticos por si só não quebram a criptografia de chave pública. A implementação do algoritmo de Shor, que permite o cálculo de fatores primos de grande número, seria necessário para a descriptografia eficiente da criptografia atual.

10. Existem desenvolvimentos notáveis ​​na criptografia quântica?

O artigo menciona os planos da Coréia do Sul para a adoção em larga escala de criptografia quântica, graças a uma parceria tecnológica com os EUA. Além disso, Boffins (cientistas) estão pesquisando o uso da física quântica para criptografar nuvens futuras.

Conclusão

A posição da NSA sobre a ameaça potencial de um computador quântico criptograficamente relevante permanece incerto. Embora a agência reconheça o progresso feito na computação quântica, acredita que os métodos atuais de criptografia, como AES-256 e SHA-384, são seguros contra ataques de grandes computadores quânticos. No entanto, a NSA sugere considerar e desenvolver tecnologias resistentes à quântica para se preparar para quaisquer avanços futuros na computação quântica.

Como a NSA está se movendo em direção a um futuro resiliente quântico

“Isto’É importante ter uma organização de pesquisa, mesmo em uma organização orientada à missão, estar pensando além de uma crise,” diz Herrera, embora ele acrescente que a diretoria dedica parte de seu trabalho ao “crise do dia.” Ele executa um programa chamado “cientistas de plantão,” que permite que analistas de missão da NSA enfrentem desafios técnicos enquanto interrogam informações para pedir ajuda por e -mail, dando a eles acesso a centenas de cientistas.

NSA: Nós não sabemos quando ou mesmo se ‘um computador quântico será capaz de quebrar a criptografia de chave pública de hoje

A Agência de Segurança Nacional da América publicou uma FAQ sobre criptografia quântica, dizendo que não sabe “quando ou mesmo se” um computador quântico existirá para “explorar” criptografia de chave pública.

No documento, intitulado Computação quântica e criptografia pós-cantum, A NSA disse que “precisa produzir requisitos hoje para sistemas que serão usados ​​por muitas décadas no futuro.”Com isso em mente, a agência criou algumas previsões [PDF] para o futuro próximo da computação quântica e seu impacto na criptografia.

A NSA está preocupada com a ameaça representada por um “computador quântico criptograficamente relevante” (CRQC)? Aparentemente não muito.

“NSA does not know when or even if a quantum computer of sufficient size and power to exploit public key cryptography (a CRQC) will exist,” it stated, which sounds fairly conclusive – though in 2014 the agency splurged $80m looking for a quantum computer that could smash current encryption in a program titled Owning the Net, so the candor of the paper’s statements is perhaps open to debate.

O que a agência de super surveilança parece estar dizendo é que não é certo que um CRQC capaz de quebrar os algoritmos de chave pública de hoje surgirá jamais, embora não seja uma má idéia considerar criar e usar novas técnicas que possam derrotar um futuro CRQC, caso se fosse construído.

É quase como se a NSA estivesse deixando uma dica não tão sutil, embora por que seria discutível. Se tiver um CRQC, ou estiver no caminho para um, pode querer alertar aliados, vendedores e cidadãos para pensar em usar tecnologias resistentes à quântica, caso as pessoas más desenvolvam um CRQC também. Mas por que os espiões dariam tiro a mão tão? Está tudo muito curioso.

O progresso em computadores quânticos foi feito constantemente nos últimos anos e, embora nunca substituam nossa computação clássica padrão, eles são muito eficazes na solução de determinados problemas

Eric Trexler, vice -presidente de governos globais da loja de segurança ForcePoint, disse O registro: “O progresso em computadores quânticos foi feito constantemente nos últimos anos e, embora nunca substituam nossa computação clássica padrão, eles são muito eficazes na solução de determinados problemas. Isso inclui criptografia assimétrica de chave pública, um dos dois tipos diferentes de sistemas de criptografia em uso hoje.”

A criptografia de chave pública é o que o mundo conta com a criptografia forte, como TLS e SSL, que sustentam o padrão HTTPS usado para ajudar a proteger seus dados do navegador de esnoramento de terceiros.

No resumo da NSA, um CRQC – deveria existir – “seria capaz de minar os algoritmos de chave pública amplamente implantados usados ​​para trocas de chave assimétricas e assinaturas digitais” – e que alívio é que ninguém tem uma dessas máquinas ainda. A indústria de criptografia pós-Quantum há muito tempo procurou se retratar como uma ameaça imediata à criptografia de hoje, como El Reg Detalhado em 2019.

“As atuais algoritmos de criptografia e hash de hash são baseados em certos cálculos matemáticos, levando uma quantidade impraticável de tempo para resolver”, explicou Martin Lee, um líder técnico no Talos Infosec Arm da Cisco, do Cisco,. “Com o advento dos computadores quânticos, arriscemos que esses cálculos se tornem fáceis de executar e que nosso software criptográfico não proteja mais os sistemas.”

Dado que nações e laboratórios estão trabalhando para a construção de computadores quânticos de criptografia, a NSA disse que estava trabalhando em algoritmos de “chave pública resistente à quântica” para os fornecedores privados do governo dos EUA usarem, tendo seu esforço de padronização pós-Quantum em execução desde 2016. No entanto, a agência disse que não existem algos que os fornecedores comerciais devem adotar agora, “com exceção das assinaturas de hash com estado de firmware.”

Cookies inteligentes ficarão felizes em saber que a NSA considera AES-256 e SHA-384 “Safe contra o ataque por um grande computador quântico.”

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Jason Soroko, CTO da Sectigo, um fornecedor que anuncia “criptografia quântica” disse que o relatório da NSA não era uma prova conclusiva de que os algos de criptografia atuais estavam a salvo da inovação.

“Os computadores quânticos por si só não quebram a criptografia de chave pública”, disse ele, acrescentando que esse animal precisaria executar uma implementação de Shor’algoritmo s. Esse Algo foi descrito pela primeira vez em 1994 por um professor de matemática do MIT e permite o cálculo de fatores primos de números muito grandes; Um passo vital para acelerar a descriptografia do produto dos algoritmos atuais de criptografia.

“Trabalho sobre algoritmos criptográficos resistentes à quântica está avançando com base no risco que ‘Universal’ Os computadores quânticos eventualmente terão qubits estáveis ​​suficientes para eventualmente implementar o shor’algoritmo S “, continuou Soroko. “Eu penso isso’é importante supor que a inovação em matemática e engenharia nos surpreenderá.”

Embora os avanços na criptografia sejam de mais do que um interesse acadêmico para o mundo InfoSec, sempre há o ponto de que a segurança (e os dados) ocorrem por causa de fatores principalmente humanos. Ransomware, atualmente a maior ameaça para as empresas, geralmente se espalha porque alguém se esqueceu de corrigir ou desativar uma máquina em uma rede corporativa – ou porque alguém abre um anexo de um e -mail malicioso.

Ou há a velha piada sobre a mangueira de borracha criptonálise, referindo -se a bater as senhas de um sysadmin capturado.

Lee, de Talos, concluiu: “Em um mundo em que os usuários divulgarão suas senhas em troca de chocolate ou em resposta a um e -mail de phishing atraente, o risco de computadores quânticos pode não ser nossa maior ameaça.” ®

Como a NSA está se movendo em direção a um futuro resiliente quântico

A NSA consistentemente manteve sua porta aberta para colaboração com o setor privado, o que será crítico à medida que os Estados Unidos avançam para uma nova geração de segurança cibernética.

A computação quântica é uma tecnologia de avanço rápido que tem o potencial de transformar as indústrias, resolvendo problemas de otimização complexos que iludem os computadores clássicos. Mas o que acontece quando um computador quântico é usado contra a infraestrutura digital que protege nossa nação’s Dados mais sensíveis? Esta é uma questão de que a Agência de Segurança Nacional (NSA) não está esperando para descobrir, nem as organizações privadas não devem.

Os computadores quânticos utilizam as propriedades quânticas das partículas subatômicas para realizar inúmeros cálculos simultaneamente e, em questão de segundos, resolver problemas que ainda hoje hoje’Os supercomputadores mais poderosos levariam milhares de anos para concluir. Considere os usos para esse computador na otimização de portfólios de investimento financeiro, roteamento de veículos, processos de fabricação, alocação de recursos energéticos e desenvolvimento de medicamentos e o potencial transformacional da computação quântica se torna claro. No entanto, o rápido desenvolvimento desses supercomputadores revolucionários causou alarme no setor de defesa, pois os estados nacionais adversários estão atualmente investindo bilhões de dólares para armar computadores quânticos.

O departamento da defesa’S (DOD) A preocupação principal é que um computador quântico armado possa ser usado para quebrar a criptografia que protege dados e comunicações sensíveis ao governo. Existem milhares de cientistas, matemáticos e programadores quânticos atualmente empregados por nações adversárias para promover a ameaça quântica contra os Estados Unidos. Um computador quântico que poderia atrapalhar os sistemas digitais vitais e descriptografar informações classificadas apresenta uma enorme ameaça à segurança nacional. Os Estados Unidos responderam desenvolvendo tecnologias para combater a ameaça quântica e reforçar sua infraestrutura digital. Em particular, a NSA foi encarregada de garantir a segurança futura dos Estados Unidos’ Infraestrutura digital implementando soluções quânticas resilientes em sistemas de segurança nacional (NSS).

A NSA reconhece a ameaça quântica

Em 2015, a NSA anunciou um plano para fazer a transição do NSS para uma nova suíte cifra resiliente quântica. Embora os computadores quânticos ainda estivessem em seu estado embrionário, a NSA explicou que a ameaça de computação quântica era a principal consideração na decisão de retirar a suíte cifra anterior, chamada Suite B, e se preparar para a era pós-Quantum. A NSA declarou em seu anúncio, “Infelizmente, o crescimento do uso da curva elíptica esbarrou contra o fato do progresso contínuo na pesquisa sobre computação quântica, necessitando de uma reavaliação de nossa estratégia criptográfica.” O anúncio também observou que o objetivo final da agência era “fornecer segurança econômica contra um potencial computador quântico.”

Este anúncio foi a primeira vez que a NSA reconheceu publicamente que a computação quântica representava uma séria ameaça à criptografia e, mais importante, que era hora de agir. Isto’também é importante observar que a NSA busca uma solução econômica. Sem dúvida, isso será um obstáculo importante para organizações em todo o governo e setores privados durante a transição para a criptografia pós-Quantum (PQC). Para que uma solução seja econômica, deve ser compatível com os sistemas existentes; A substituição de hardware apresenta desafios e despesas significativos. A NSA adiou para o Instituto Nacional de Tecnologia de Padrões (NIST) para pesquisar soluções PQC e finalizar um conjunto de algoritmos de resistência quântica para uso no NSS. A relação custo-benefício dessa abordagem dependerá amplamente de cada organização’S Capacidade de implementar os novos algoritmos com interrupção mínima nos sistemas existentes.

O que a NSA não está fazendo

A NSA explorou muitas opções para soluções quânticas resilientes, incluindo a distribuição quântica de chaves (QKD). O QKD usa principalmente canais fotônicos (fibra óptica) para enviar teclas de criptografia exclusivas geradas através das propriedades quânticas dos fótons. Embora as chaves usadas no QKD sejam fortes, a tecnologia é vulnerável a uma implementação fraca, o que faz com que seja suscetível a uma variedade de ataques quânticos e até clássicos.

Além das vulnerabilidades de segurança, outra questão fundamental que assola o QKD é a quantidade de hardware especializado necessário para garantir uma conexão entre dois pontos. A NSA declarou que a implementação do QKD no NSS exigiria recursos significativos e não se qualificou como uma solução abrangente de segurança quântica. De acordo com a NSA, QKD “aborda apenas algumas ameaças à segurança e requer modificações significativas de engenharia nos sistemas de comunicação NSS. A NSA não considera QKD uma solução de segurança prática para proteger as informações de segurança nacional.” A complexidade do QKD mina o objetivo da NSA de fornecer segurança cibernética quântica econômica, conforme declarado no anúncio de 2015. A NSA e o NIST endossaram o PQC como solução quântica superior e econômica e, finalmente, o PQC se tornará o padrão para criptografia de dados nos setores do governo e privado.

Acelerando a NSA’esforços

A linha do tempo para a NSA’O esforço para fazer a transição para o PQC foi reduzido significativamente quando, em janeiro, o presidente Biden assinou um memorando de segurança nacional (NSM-8) no “Melhorando a segurança cibernética da segurança nacional, do Departamento de Defesa e Sistemas Comunitários de Inteligência.” O memorando chamado especificamente à NSA e ao Comitê de Sistemas de Segurança Nacional (CNSS) a, dentro de 180 dias, identificar instâncias de criptografia usadas no NSS que não estão em conformidade com os algoritmos resistentes ao quão da NSA, além de fornecer um plano e a linha de tempo para transição para os sistemas para resistentes à quantidade.

A NSA não pode mais esperar até 2024 para o NIST finalizar os padrões do PQC e agora tem a tarefa de auditar a atual infraestrutura cibernética do NSS e fornecer um plano de transição PQC imediatamente. Este mandato marcou o início do maior upcycle da história da cibersegurança para o Departamento. As organizações privadas seriam aconselháveis ​​em agir com a mesma urgência que a NSA e começar a explorar soluções pós-Quantum para seus próprios sistemas.

Colaboração interagências

Uma transição bem -sucedida do NSS para o PQC exigirá a colaboração de várias autoridades governamentais. A Seção 1 (v) do NSM-8 exige que a NSA colabore com o Departamento de Segurança Interna (DHS) e outras organizações de segurança nacional na coordenação deste processo de transição. Recentemente, o DHS divulgou um roteiro descrevendo uma estratégia de transição PQC passo a passo para agências governamentais e comerciais fazer o inventário de suas informações mais sensíveis e priorizar a atualização de seus sistemas de acordo. Esta será uma ferramenta útil para a NSA, pois a agência conduz um processo de avaliação semelhante para o NSS. A ferramenta DHS está aberta ao público e oferece um recurso valioso para as organizações privadas realizarem auditorias semelhantes em seus próprios sistemas.

A necessidade de colaboração pública-privada

A NSA consistentemente manteve sua porta aberta para colaboração com o setor privado, o que será crítico à medida que os Estados Unidos avançam para uma nova geração de segurança cibernética. A NSA’S Soluções Comerciais para o Programa Classificado (CSFC) é uma plataforma que permite desenvolvedores comerciais privados (I.e., fornecedores) para registrar componentes de segurança cibernética do Commercial Off the Shelf (COTS) para uso no NSS. Esses componentes são compilados em pacotes de capacidade de fornecedor-agnóticos (CP) fornecidos a clientes CSFC, incluindo DOD, comunidades de inteligência, serviços militares, agências federais e outras partes interessadas do NSS. Embora o CSFC não coloque soluções comerciais para algoritmos pós-Quantum até que o NIST conclua sua pesquisa e recomendações de padrões do PQC, existem muitos recursos disponíveis no CSFC projetados para ajudar os clientes, que incluem organizações governamentais e privadas usando NSS, facilitar o processo de atualização.

O Centro Cibernético Nacional de Excelência (NCCOE) lançou um projeto de migração pós-Quantum que reúne especialistas acadêmicos, da indústria e do governo para desenvolver um conjunto de ferramentas para as organizações auditarem seus sistemas, avaliarem riscos e se prepararem para a atualização quântica. Esse tipo de colaboração público-privada será fundamental para garantir que tanto o governo quanto os setores privados navegam na transição sem problemas. O setor privado deve seguir o líder da NSA e de outras autoridades cibernéticas e começar a preparar seus sistemas para a transição para o PQC para garantir que a infraestrutura digital que suporta os Estados Unidos permaneça segura agora e na era quântica.

Patrick Shore é gerente de programa da Qusecure.

A NSA procura criar um computador quântico que possa quebrar a maioria dos tipos de criptografia

Em caixas de metal do tamanho de uma sala seguras contra vazamentos eletromagnéticos, a Agência de Segurança Nacional está correndo para construir um computador que possa quebrar quase todo tipo de criptografia usada para proteger os registros bancários, médicos, comerciais e governamentais em todo o mundo.

De acordo com os documentos fornecidos pelo ex -empreiteiro da NSA Edward Snowden, o esforço para construir “um computador quântico criptologicamente útil” – Uma máquina exponencialmente mais rápida que os computadores clássicos – faz parte de US $ 79.7 milhões de programas de pesquisa intitulados “Penetrar alvos rígidos.” Grande parte do trabalho é hospedado sob contratos classificados em um laboratório em College Park, MD.

O desenvolvimento de um computador quântico tem sido um objetivo de muitos na comunidade científica, com implicações revolucionárias para campos como medicina, bem como para a NSA’S missão de quebra de código. Com essa tecnologia, todas as formas atuais de criptografia de chave pública seriam quebradas, incluindo aquelas usadas em muitos sites seguros, bem como o tipo usado para proteger os segredos do estado.

Físicos e cientistas da computação há muito especularam se a NSA’Os esforços são mais avançados do que os dos melhores laboratórios civis. Embora toda a extensão da agência’A pesquisa é desconhecida, os documentos fornecidos por Snowden sugerem que a NSA não está mais próxima do sucesso do que outros na comunidade científica.

Explore os documentos

Penetrar alvos rígidos

Explore uma versão anotada da descrição da NSA de seu esforço para construir “um computador quântico criptologicamente útil.” Leia-o.

Classificando os esforços da NSA

A agência descreve os níveis de classificação para informações relacionadas à computação quântica. Leia-o.

“Parece improvável que a NSA possa estar tão à frente do mundo aberto sem que ninguém saiba,” disse Scott Aaronson, professor associado de engenharia elétrica e ciência da computação no Instituto de Tecnologia de Massachusetts.

A NSA parece considerar -se correndo pescoço e pescoço com laboratórios de computação quântica patrocinados pela União Europeia e pelo governo suíço, com progresso constante, mas pouca perspectiva de um avanço imediato.

“O escopo geográfico diminuiu de um esforço global para um foco discreto na União Europeia e na Suíça,” um documento da NSA estados.

Seth Lloyd, professor do MIT de engenharia mecânica quântica, disse a NSA’O foco não está extraviado. “O e.você. E a Suíça fez avanços significativos na última década e alcançaram o U.S. em tecnologia de computação quântica,” ele disse.

A NSA se recusou a comentar este artigo.

“Se você acha que entende a mecânica quântica, não entende a mecânica quântica”, disse o falecido ganhador do Nobel Richard Feynman, amplamente considerado o pioneiro na computação quântica. O blog de vídeo científico Vertiasium tenta ajudar a entender isso.

Os documentos, no entanto, indicam que a agência realiza algumas de suas pesquisas em salas grandes e blindadas conhecidas como gaiolas de faraday, que são projetadas para impedir que a energia eletromagnética entre ou fora. Aqueles, de acordo com uma breve descrição, são necessários “Para manter delicados experimentos de computação quântica em execução.”

O princípio básico subjacente à computação quântica é conhecido como “Superposição quântica,” a ideia de que um objeto existe simultaneamente em todos os estados. Um computador clássico usa bits binários, que são zeros ou outros. Um computador quântico usa bits quânticos, ou qubits, que são simultaneamente zero e um.

Essa aparente impossibilidade faz parte do mistério que está no coração da teoria quântica, que até os físicos teóricos dizem que ninguém entende completamente.

“Se você acha que entende a mecânica quântica, você não’T Entendo mecânica quântica,” disse o falecido ganhador do Nobel Richard Feynman, que é amplamente considerado o pioneiro na computação quântica.

Aqui’s como funciona, em teoria: enquanto um computador clássico, por mais rápido. Isso permite que ele entre na resposta correta muito mais rápida e eficiente.

É difícil obter computação quântica por causa da natureza frágil de tais computadores. Em teoria, os blocos de construção desse computador podem incluir átomos individuais, fótons ou elétrons. Para manter a natureza quântica do computador, essas partículas precisariam ser cuidadosamente isoladas de seus ambientes externos.

“Os computadores quânticos são extremamente delicados, então se você não’T protege -os de seu ambiente, então o cálculo será inútil,” disse Daniel Lidar, professor de engenharia elétrica e diretor do Center for Quantum Information Science and Technology na Universidade do Sul da Califórnia.

Um computador quântico que trabalha abriu a porta para quebrar facilmente as ferramentas de criptografia mais fortes em uso hoje, incluindo um padrão conhecido como RSA, nomeado para as iniciais de seus criadores. A RSA esclealiza as comunicações, tornando -as ilegíveis para qualquer pessoa, exceto o destinatário pretendido, sem exigir o uso de uma senha compartilhada. É comumente usado em navegadores da web para garantir transações financeiras e em e-mails criptografados. A RSA é usada devido à dificuldade de fatorar o produto de dois grandes números primos. Quebrar a criptografia envolve encontrar esses dois números. Isso não pode ser feito em uma quantidade razoável de tempo em um computador clássico.

Em 2009, os cientistas da computação usando métodos clássicos foram capazes de descobrir os primos dentro de um número de 768 bits, mas levou quase dois anos e centenas de computadores para faturar. Os cientistas estimaram que levaria 1.000 vezes mais para quebrar uma chave de criptografia de 1.024 bits, que é comumente usada para transações on-line.

Um computador quântico em larga escala, no entanto, poderia teoricamente quebrar uma criptografia de 1.024 bits muito mais rápida. Algumas empresas principais da Internet estão se mudando para chaves de 2.048 bits, mas mesmo essas são consideradas vulneráveis ​​à rápida descriptografia com um computador quântico.

Os computadores quânticos têm muitos aplicativos para hoje’s Comunidade científica, incluindo a criação de inteligência artificial. Mas a NSA teme as implicações para a segurança nacional.

“A aplicação de tecnologias quânticas aos algoritmos de criptografia ameaça afetar drasticamente o governo dos EUA’S Capacidade de proteger suas comunicações e espionagem nas comunicações de governos estrangeiros,” De acordo com um documento interno fornecido por Snowden.

Especialistas não sabem ao certo quanto tempo um computador quântico seria viável. Há uma década, alguns especialistas disseram que o desenvolvimento de um grande computador quântico era provavelmente de 10 a 100 anos no futuro. Cinco anos atrás, Lloyd disse que o gol estava a pelo menos 10 anos.

No ano passado, Jeff Forshaw, professor da Universidade de Manchester, disse à Grã -Bretanha’SUBLEMENTO SUBLIENTE, “Provavelmente é muito cedo para especular sobre quando o primeiro computador quântico em larga escala será construído, mas o progresso recente indica que há todos os motivos para ser otimista.”

“Eu não’T acho que nós’é provável que tenha o tipo de computador quântico que a NSA deseja dentro de pelo menos cinco anos, na ausência de um avanço significativo, talvez muito mais tempo,” Lloyd disse ao Washington Post em uma entrevista recente.

Algumas empresas, no entanto, afirmam já estar produzindo pequenos computadores quânticos. Uma empresa canadense, D-Wave Systems, diz que fabrica computadores quânticos desde 2009. Em 2012, vendeu uma versão de US $ 10 milhões para o Google, a NASA e a Associação de Pesquisa Espacial das Universidades, de acordo com relatórios de notícias.

Esse computador quântico, no entanto, nunca seria útil para quebrar a criptografia de chave pública como RSA.

“Mesmo que tudo o que eles’reivindicar está correto, esse computador, por seu design, não pode correr Shor’algoritmo s,” disse Matthew Green, professor de pesquisa do Instituto de Segurança da Informação da Universidade Johns Hopkins, referindo -se ao algoritmo que poderia ser usado para quebrar a criptografia como RSA.

Especialistas pensam que um dos maiores obstáculos para quebrar a criptografia com um computador quântico está construindo um computador com qubits suficientes, o que é difícil, dado o estado muito frágil dos computadores quânticos. Até o final de setembro, a NSA esperava ter alguns blocos de construção, que descrevem em um documento como “Desarbramento dinâmico e controle quântico completo em dois qubits semicondutores.”

“Que’é um ótimo passo, mas isso’é um passo bem pequeno na estrada para construir um computador quântico em larga escala,” Lloyd disse.

Um computador quântico capaz de quebrar criptografia precisaria de centenas ou milhares de mais qubits do que isso.

O orçamento para o Programa Nacional de Inteligência, comumente referido como o “Orçamento preto,” Detalhes o “Penetrar alvos rígidos” projete e observou que esta etapa “permitirá a escala inicial em direção a grandes sistemas em esforços relacionados e seguintes.”

Outro projeto, chamado “Possuindo a rede,” está usando a pesquisa quântica para apoiar a criação de ataques de base quânticos em criptografias como RSA, mostram documentos.

“A ironia da computação quântica é que, se você pode imaginar alguém construindo um computador quântico que pode quebrar a criptografia algumas décadas no futuro, então você precisa se preocupar agora,” Lidar disse.

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Conheça os espiões da NSA moldando o futuro

Em sua primeira entrevista como líder da diretoria de pesquisa da NSA, Gil Herrera apresenta desafios na computação quântica, segurança cibernética e tecnologia American Intelligence precisa dominar para garantir e espionar o futuro.

1 de fevereiro de 2022

MS Tech | Getty, NSA

Para alguém com um trabalho profundamente científico, Gil Herrera tem um mandato quase místico: olhe para o futuro e depois o molde, no nível de estranha física quântica e teoremas matemáticos inextricáveis, para a vantagem dos Estados Unidos.

Herrera é o líder recém -cunhado da Agência de Segurança Nacional’s Diretoria de Pesquisa. A Diretoria, como o resto da NSA, tem uma missão dupla: Sistemas Americanos Seguros e Espios no resto do mundo. O orçamento é classificado, um segredo entre os segredos, mas a NSA é um do mundo’são as maiores agências de espionagem por qualquer medida e Herrera’A Diretoria S é toda a comunidade de inteligência dos EUA’s maior braço interno de pesquisa e desenvolvimento. A diretoria deve apresentar soluções para problemas que ainda não são reais, em um mundo que não’ainda existe.

Em sua primeira entrevista desde que conseguiu o emprego, Herrera estabelece a tecnologia – e as ameaças – seu grupo agora estará se concentrando. Suas prioridades mostram o quanto a NSA’Os alvos estão mudando, equilibrando seus grupos terroristas que vigiarão o trabalho com uma apreciação de quão rapidamente a paisagem geopolítica mudou nos últimos anos. E ele explica por que a ascensão de novas tecnologias, em termos de ameaça e oportunidade, estão no centro do que seu grupo deve lidar com.

Herrera assume o comando enquanto a agência enfrenta novos desafios. O mundo bipolar da Guerra Fria pertence aos livros de história. Os Estados Unidos’ virada rápida como uma superpotência solitária acabou. O Novo Mundo é mais confuso, definido por uma era emergente de grande competição de poder entre nações como Estados Unidos, China e Rússia. Enquanto isso, a NSA ainda está se recuperando de um grande conjunto de vazamentos publicados há nove anos sobre programas de vigilância global e doméstica que desencadearam uma tempestade de críticas e exigem reforma e mudaram o americano médio’S Percepção da NSA. As empresas que trabalharam com elas recuaram em vergonha e raiva. E também mudou a maneira como a NSA opera.

“Estamos em um ponto agora em que precisamos começar a focar mais em adversários maiores, adversários mais sofisticados, adversários que não necessariamente utilizam serviços comerciais,” diz Herrera. “São adversários que têm seus próprios serviços indígenas e que criam sua própria tecnologia. Então, como diretoria de pesquisa, precisamos responder. Precisamos fornecer as tecnologias que nos permitam interrogar as enormes quantidades de informações trazidas para nós e ajudar a monitorar os tipos de sistemas que agora estão emergindo como resultado de uma grande competição de energia.”

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“Sempre que há esse tipo de mudança, é complexo,” diz Herrera. “Cada geração de tecnologia apresenta seus novos desafios.”

Por exemplo, a diretoria dedicou recursos significativos para dominar a computação quântica, tecnologia que tem o potencial de quebrar a criptografia usada para proteger dados sensíveis no mundo digital de hoje e amanhã. Países poderosos, empresas e universidades estão investindo dinheiro na tarefa de construir um computador quântico poderoso o suficiente para executar exponencialmente mais rápido do que os computadores de hoje.

“Grande competição de poder impulsiona a agenda,” diz Herrera. “Muda o tipo de tecnologia e acesso que precisamos. Tecnologias como Quantum e 5G fazem parte disso.”

A diretoria está na vanguarda da pesquisa quântica de computação desde 1995, imediatamente após o advento de Shor’Algoritmo S, que mostrou como os computadores quânticos podem fatorar números exponencialmente mais rápido que os computadores normais – exatamente o tipo de trabalho necessário para quebrar a criptografia.

A diretoria’As impressões digitais S agora aparecem na forma de pesquisa fundamental que avançam no campo e mesmo dentro dos computadores mais avançados construídos em empresas de tecnologia gigantes. A raça altamente divulgada para construir o mundo’O melhor computador quântico é a prova disso: o Google e a IBM usam o mesmo bloco básico de construção em suas máquinas para criar comportamento quântico, conhecido como transmon qubits, que foi inventado na diretoria’s patrocínio. Historicamente, a NSA tem sido o maior financiador de pesquisa de computação quântica acadêmica, diz Herrera.

Herrera hesita em discutir detalhes sobre o que sua diretoria está se concentrando, mas quando perguntado sobre os desafios da espionagem em um mundo de rápido avanço técnico, ele concorda e aponta para o surgimento de 5G em todo o mundo. O 5G traz seus novos desafios para coletar inteligência, explica Herrera. O monitoramento do 5G requer uma compreensão profunda do que o torna fundamentalmente diferente de seus antecessores: velocidade mais alta, faixa mais baixa, mais nós de distribuição, diferentes protocolos de dados.

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Projetos administrados por voluntários como Log4J mantêm a Internet em execução. O resultado é um esgotamento insustentável e um risco de segurança nacional quando eles dão errado.

História futura

A NSA’A Diretoria de Pesquisa é descendente da Câmara Negra, o primeiro grupo de abates de código civis nos Estados Unidos que foram encarregados de espionar a tecnologia de ponta, como o Telegraph. Existente apenas de 1919 a 1929, o grupo decodificou mais de 10.000 mensagens de uma dúzia de nações, de acordo com James Bamford’s 2001 livro Corpo de segredos: Anatomia da Agência de Segurança Nacional Ultra-secreta. Além do trabalho criptanalítico inovador, o grupo conseguiu garantir a ajuda de vigilância de empresas de cabo americanas como a Western Union, que poderiam fornecer os espiões americanos recém -cunhados com comunicações sensíveis para examinar.

A Câmara Negra foi fechada em meio ao escândalo quando o secretário de Estado dos EUA, Henry Stimson, descobriu que o grupo estava espionando aliados americanos e também inimigos. O incidente prenunciou o Comitê da Igreja de 1975, que investigou os abusos de vigilância das agências de inteligência americanas e dos vazamentos de Snowden de 2013, que expuseram vastas capacidades de vigilância eletrônica que desencadearam um acerto de contas globais.

Apenas oito meses depois que a câmara negra foi fechada, os EUA, diante da perspectiva de capacidades de espionagem aleijadas no mundo cada vez mais instável da década de 1930, reformou o esforço sob o exército’s Serviço de inteligência de sinais. Uma das apenas três pessoas trabalhando com a câmara negra’S Old Records, um dos fundadores do SIS, que Bamford relata que foi mantido em segredo do Departamento de Estado, era o matemático Solomon Kullback.

Kullback foi fundamental para quebrar códigos japoneses e alemães antes e durante a Segunda Guerra Mundial, e mais tarde dirigiu o braço de pesquisa e desenvolvimento da recém -formada Agência de Segurança Nacional. Dentro de um ano, isso evoluiu para a diretoria como a conhecemos hoje: um espaço distinto para pesquisas que não são interrompidas pelo trabalho diário da agência.

“Isto’É importante ter uma organização de pesquisa, mesmo em uma organização orientada à missão, estar pensando além de uma crise,” diz Herrera, embora ele acrescente que a diretoria dedica parte de seu trabalho ao “crise do dia.” Ele executa um programa chamado “cientistas de plantão,” que permite que analistas de missão da NSA enfrentem desafios técnicos enquanto interrogam informações para pedir ajuda por e -mail, dando a eles acesso a centenas de cientistas.

Olhando para o futuro

Mas o leão’sha’O trabalho está imaginando as tecnologias que estão nas gerações à frente do que temos hoje. Opera quase como uma pequena faculdade técnica de elite, organizada em torno de cinco departamentos acadêmicos – math, física, cibernética, ciência da computação e engenharia elétrica – cada uma com equipe com 100 a 200 pessoas.

O departamento de segurança cibernética defende o governo federal’s Segurança Nacional e o país’S Base Industrial Militar. Este é o departamento de maior perfil e deliberadamente. Nos últimos cinco anos, a NSA anteriormente sombria se tornou mais vocal e ativa na segurança cibernética. Ele lançou conselhos públicos e projetos de pesquisa que antes teriam sido um anátema para uma organização cuja existência não era’até reconheceu até 20 anos após sua fundação.

Agora, os produtos da NSA Research, como Ghidra, uma ferramenta de engenharia reversa gratuita e sofisticada que ajuda na dissecção técnica de ferramentas de hackers, assim como em outros softwares, são populares, confiáveis ​​e em uso em todo o mundo. Eles servem como poderosas ferramentas de segurança cibernética, um tom de recrutamento e um jogo de relações públicas envolvido em um.

O Departamento de Física, que Herrera dirigiu, dirige dezenas de laboratórios que conduzem a maior parte do trabalho sobre ciências da informação quântica, mas tem uma missão muito mais ampla do que isso. À medida que os limites físicos na capacidade de espremer mais transistores em batatas fritas ameaçam diminuir e interromper 60 anos de crescimento previsivelmente rápido da computação, seus físicos estão explorando novos materiais e novas arquiteturas de computação para impulsionar a próxima geração de computação em um futuro menos previsível, exatamente o tipo de tarefa que a diretoria foi dada quando se tornou a existência.

Enquanto isso, o Departamento de Engenharia Elétrica vem analisando de perto a física e a engenharia de redes de telecomunicações desde que a Internet surgiu pela primeira vez. Além dos problemas em torno de 5G, ele também aborda todas as facetas do mundo digital, de cabos submarinos a comunicações por satélite.

Algumas perspectivas no horizonte Don’t encaixe perfeitamente em qualquer caixa em particular. O departamento de ciência da computação’S trabalho sobre inteligência artificial e aprendizado de máquina, por exemplo, corta as missões de segurança cibernética e a análise de dados trabalham com os matemáticos.

Herrera aumenta repetidamente a perspectiva de a diretoria precisar desenvolver maiores capacidades e compreensão de campos de avanço rápido, como biologia sintética. A NSA dificilmente está sozinha nisso: os líderes militares chineses chamaram a biotecnologia de prioridade para a defesa nacional.

“Grande parte da competição no mundo agora não é militar,” Herrera diz. “A competição militar está se acelerando, mas também há disseminação de outras tecnologias, como biologias sintéticas, que são francamente alarmantes. O papel da pesquisa é ajudar a NSA a entender qual será o impacto dessas tecnologias. Quanto nós realmente nos envolvemos, eu não’eu sei, mas essas são áreas em que temos que ficar de olho.”

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Mas as razões pelas quais são complicadas – e nem todas as más notícias.

Finalmente, o departamento de matemática, a diretoria’s mais velho, é único. Herrera descreve a matemática como uma obra principal da diretoria. A NSA é o país’o maior empregador de matemáticos, e a diretoria possui alguns dos melhores. Praticamente todos os outros departamentos da NSA’A Diretoria de Pesquisa S sofre de ter que competir com empresas de tecnologia e os altos salários disponíveis no setor privado. O departamento de matemática não tem esse problema, diz Herrera. O Vale do Silício normalmente valoriza os desenvolvedores de software mais do que os matemáticos.

O Departamento de Matemática, geralmente em conjunto com o Departamento de Ciência da Computação, ajuda a enfrentar um dos NSA’S Problemas mais interessantes: big data. Apesar do acerto de contas públicas sobre a vigilância em massa, a NSA enfrenta o desafio de coletar quantidades extremas de dados que, além dos problemas legais e éticos, pode ser quase impossível peneirar em tudo isso para encontrar tudo de valor. NSA vê o tipo de “vasto acesso e coleção” que fala internamente como uma conquista e seu próprio conjunto de problemas. O campo da ciência de dados pretende resolvê -los.

“Todo mundo pensa que seus dados são os mais bagunçados do mundo, e o meu talvez seja porque’é tirado de pessoas que não’quero que tenhamos, francamente,” disse Herrera’O antecessor imediato da NSA, a cientista da computação Deborah Frincke, durante uma palestra de 2017 em Stanford. “O adversário não fala claramente em inglês com boas declarações em um microfone e, se pudermos’eu entendi, envie -nos uma declaração mais clara.”

Compreendendo os vastos lojas de dados pouco claros e frequentemente roubados em centenas de idiomas e formatos ainda mais técnicos continua sendo uma das diretorias’é tarefas duradouras.

Na era digital, um dos principais objetivos da espionagem seria a capacidade de decodificar dados importantes atualmente protegidos por criptografia forte. Que’é por que a Diretoria de Pesquisa’Os matemáticos e cientistas da computação projetam e quebram algoritmos de criptografia para alguns do mundo’s sistemas mais sensíveis.

A construção e quebra de código está no centro do que a diretoria faz porque, quando a NSA olha para o futuro, o que vê é um mundo cada vez mais digital cheio de dados. Sua capacidade de proteger e pesquisar isso ajudará a definir uma grande competição de energia por um longo tempo.

“No futuro, as superpotências serão feitas ou quebradas com base na força de seus programas criptanalíticos,” Um documento de 2007 da agência explicou. “É o preço da admissão para os EUA manterão o acesso irrestrito e o uso do ciberespaço.”

“A diretoria de pesquisa existe para ativar a missão,” Herrera diz. “De átomos aos sistemas, pesquisamos com a missão em mente.”

Correção: alteramos a descrição de por que o crescimento da computação está diminuindo