Riscul major cu care se confruntă calculatoarele cuantice: „Un act de vandalism digital. Nu poți detecta că rezultatele obținute sunt eronate”
Atacatorii informatici ar putea „vandaliza” calculatoarele cuantice, fără ca utilizatorii să realizeze că au fost victimele unui atac cibernetic, potrivit unui studiu recent publicat pe platforma ArXiv,
Experții în securitate informatică care semnează studiul avertizează că această vulnerabilitate va deveni tot mai acută pe măsură ce dispozitivele cuantice se dezvoltă și sunt proiectate să găzduiască simultan mai mulți utilizatori, anunță NewScientist.
Partajarea resurselor de calcul avansate este o practică standard în informatică, fie că vorbim despre computere sau supercomputere tradiționale, ori despre noile procesoare cuantice.
Computerele clasice pot rula simultan programe pentru numeroși utilizatori datorită unor mecanisme de securitate bine implementate care izolează procesele și împiedică interferențele altor utilizatori.
Vandalism digital fără urme detectabile
Pentru calculatoarele cuantice însă, situația este diferită. Avinash Kumar de la Universitatea din Texas la Austin și echipa sa de cercetare care semnează studiul au demonstrat că este posibil ca un individ rău intenționat să interfereze cu programele altor utilizatori care rulează pe același dispozitiv cuantic.
„Nu este vorba despre furtul de date, ci mai degrabă despre un act de vandalism digital. Atacatorul nu extrage informații confidențiale, ci corupe rezultatele tuturor calculelor efectuate pe sistemul cuantic. Ceea ce face acest atac deosebit de periculos este că victimele nu pot detecta că rezultatele obținute sunt eronate. Acestea par complet normale, deși sunt fundamental greșite. Dacă astfel de calcule sunt utilizate pentru aplicații critice, consecințele pot fi extrem de grave”, explică Kumar.
Testarea vulnerabilității pe sisteme reale
Echipa a testat această vulnerabilitate pe cinci calculatoare cuantice diferite operate de IBM.
Deși în prezent IBM nu permite accesul simultan al mai multor utilizatori pe același procesor cuantic, cercetătorii au dezvoltat un software care simulează acest scenariu. Rezultatele sunt alarmante, căci atacul a reușit să modifice rezultatele în aproximativ 40% din cazuri.
Această demonstrație practică evidențiază un risc semnificativ pentru viitorul calculului cuantic.
Pe măsură ce numărul de qubiti (unitate de informație în calculul cuantic, echivalentul unui bit în calculul clasic) crește și sistemele devin mai puternice, partajarea resurselor va deveni o necesitate economică, ceea ce va amplifica acest risc de securitate. Reprezentanții IBM nu au dorit să comenteze rezultatele acestui studiu.
Soluția propusă de cercetători
Vestea bună este că cercetătorii au identificat deja o posibilă soluție.
În prezent, programele cuantice sunt executate de multiple ori pe același cip pentru a obține rezultate statistice valide.
Kumar și echipa sa propun implementarea unui sistem care să distribuie aleatoriu aceste execuții multiple pe cipuri diferite și în combinații variate, ceea ce ar reduce semnificativ eficacitatea atacului.
„Să începem să ne gândim la securitate încă de pe acum”
Aleks Kissinger, cercetător în domeniul calculului cuantic de la Universitatea Oxford, care nu a fost implicat în acest studiu, confirmă că interferența reprezintă deja o provocare majoră pentru calculatoarele cuantice supraconductoare, care generează erori chiar și în absența atacurilor intenționate.
„În acest moment, prioritatea industriei este să obțină rezultate utile pe orice tip de procesor cuantic, iar problema utilizatorilor multipli nu este încă în prim-plan”, explică Kissinger.
„Totuși, pe măsură ce tehnologia evoluează, acest tip de vulnerabilitate va trebui adresat. Este înțelept să începem să ne gândim la aceste aspecte de securitate încă de pe acum, deoarece arhitecturile cuantice vor trebui inevitabil să facă față provocărilor asociate cu multiprogramarea”, a adăugat expertul în securitate cibernetică.