США инвестируют $2 миллиарда в квантовые вычисления, угрожая криптографической безопасности

Недавно Министерство торговли США подписало намерения выделить более $2 миллиардов девяти компаниям, занимающимся квантовыми вычислениями, которые создают машины, способные сломать криптографию, защищающую Bitcoin и Ethereum, а также криптографию, на которой функционирует остальная часть интернета.

Эти средства не представляют собой просто исследовательские гранты. Это инвестиции в промышленную политику для масштабного производства и долгосрочных финансовых результатов, где правительство надеется получить прибыль. IBM получит $1 миллиард для создания квантовой суперкондуктивной фабрики. GlobalFoundries получит $375 миллионов для многоархитектурного производства. Оставшиеся $636 миллионов распределены между семью компаниями, которые фактически строят квантовые компьютеры, использующие суперконтдуктивные, ловкие ионные, фотонные и нейтрально-атомные технологии.

Когда страна строит специализированные фабрики для новой технологии, она уже не задается вопросом, работает ли эта технология. Она задает вопрос, как быстро можно увеличить объем производства. Министерство торговли считает, что квантовые вычисления вышли за рамки экспериментов и надеется опередить своих противников, запустив криптографически значимые квантовые компьютеры (CRQC). Способность ломать широко используемую криптографию дает значительное преимущество, которое желают иметь все правительства.

Для защиты от CRQC нам необходимо внедрение пост-квантовой криптографии. Однако в оборонной сфере нет сопоставимого финансирования.

По всем публичным данным, возможности квантовых вычислений развиваются быстро. Исследователи Google опубликовали за последние двенадцать месяцев все более смелые оценки ресурсов, необходимых для взлома эллиптической кривой криптографии. Эти публикации вызвали тревогу; в будущем только небольшая часть исследований в этой области, вероятно, будет доступна общественности. Эксперты пришли к выводу, что переход на пост-квантовую криптографию должен начаться немедленно.

Гапа не в финансировании

Очевидный ответ на заявление правительства США заключается в том, что оборонная сторона также нуждается в эквивалентном финансировании. Следует создать промышленный консорциум, чтобы сопоставить $2 миллиарда, профинансировать исследования пост-квантовой криптографии в том же масштабе и закрыть разрыв.

Такой ответ является неправильным или, по крайней мере, недостаточным. Проблема с пост-квантовой защитой заключается в том, что всем необходимо одновременно принять новое решение. Это больше проблема координации, чем финансовые трудности. Деньги могут финансировать наступательные технологии, но они не могут обеспечить защиту, чтобы все одновременно согласились на новое решение.

Защита Bitcoin демонстрирует масштаб этой проблемы. Существует одна криптографическая система для защиты, но эта защита работает только если каждый кошелек, каждый хранитель, каждая биржа и каждое давно неактивное адрес перемещаются на новую систему одновременно. Частичный переход предоставляет только частичную защиту. Защита должна распространяться на миллионы независимых конечных точек, ни одну из которых нельзя заставить перейти.

Именно поэтому наиболее подверженные риску институциональные держатели ждут. Они ожидают завершения координационных работ, которые не могут быть осуществлены простыми грантами. Эта работа требует актора с авторитетом, который бы объединил сообщества протоколов, хранителей и регуляторов, которые должны двигаться вместе. Ни одна финансируемая организация не взяла на себя эту роль на масштабе, необходимом для Bitcoin.

Геополитическая гонка

Государственное финансирование ускорило наступление. Каждый доллар, вложенный в квантовое оборудование, сокращает время защитной стороны.

На следующий день после объявления США, Эммануэль Макрон выделил €1 миллиард на квантовую стратегию Франции и призвал Европу “изменить масштаб” инвестиций, назвав США и Китай своими конкурентами. Китай уже направил около $17.5 миллиардов через три региональных венчурных фонда до того, как объявление США стало известным; теперь шаг Америки предоставляет Пекину политическую поддержку для авторизации нового раунда инвестиций. Так выглядит трехсторонняя гонка в области промышленной политики, и она сжала горизонты планирования для всех участников, независимо от их готовности.

Что должно произойти сейчас

Серьезный ответ начинается с координационных работ по миграции, которые должны начаться до того, как возможности наступательной стороны станут зрелыми, так как миграция требует времени, а срок уже сократился.

Что отличает случай пост-квантовой криптографии, так это масштаб проблемы координации. Bitcoin уникально подвержен риску: любой адрес, когда-либо использовавший средства, имеет свой открытый ключ, доступный в блокчейне, который можно подделать в момент, когда эллиптическая кривая криптография будет сломана, и нет возможности его отозвать.

Депрекация Secure Sockets Layer (SSL) произошла, когда поставщики браузеров провели черту в эпоху, когда поверхность развертывания криптографии была лишь частью нынешней. Стандартный орган NIST официально отменил SHA-1 несмотря на то, что он никогда не был показан как эксплуатируемый. В каждом из этих примеров институциональные акторы с полномочиями устанавливать сроки и принуждать к принятию действовали в рамках систем, которые они контролировали.

Сети Bitcoin и другие цифровые активы не имеют поставщика, центрального органа или сущности, которая могла бы объявить жесткую дату и заставить сеть перейти. Защита должна быть согласована между заинтересованными сторонами, все из которых должны согласиться, без акторов, имеющих возможность принудить к соблюдению.

Наиболее срочной задачей является работа на стороне протоколов. Сообщество Bitcoin должно продвигать предложения по миграции на пост-квантовую криптографию, пока еще есть возможность обсудить компромиссы, а не принимать то, что может быть активировано под давлением.

Институциональные хранители, держащие Bitcoin от имени эмитентов ETF, корпоративных клиентов и суверенных государств (например, Coinbase, Fidelity, BNY Mellon и другие) должны финансировать инфраструктуру миграции, пока окно для проактивных обновлений остается открытым. Эмитенты стабильных монет должны укрепить свои системы подписи против пост-квантовых подделок.

Ничего из этого не произойдет, если ждать. Институты, владеющие Bitcoin, ждали момента, когда миграция станет достаточно срочной, чтобы серьезно финансировать ее. Этот момент только что пришел и ушел.

Федеральное правительство уже обозначило границы. Переход на стандарты пост-квантовой криптографии, указанные в NIST IR 8547, устанавливает конкретные сроки: RSA-2048 и ECDSA с 112-битной безопасностью будут отменены в 2030 году и запрещены в 2035; каждая уязвимая к квантовым атакам публичная ключевая система будет запрещена в стандартах NIST после 2035 года. Мемора́ндум о национальной безопасности 10 предписывает федеральным системам смягчать риски от квантовых технологий в том же временном горизонте. Эти даты не являются лишь амбициозными целями. Это сроки, к которым уже планируют соответствующие должностные лица, поставщики и закупщики по всей федеральной системе.

Отрасль цифровых активов должна подчиняться тому же графику. Закон о ясности, который в настоящее время проходит через Конгресс, предоставляет федеральным регуляторам первую всеобъемлющую рамочную основу для надзора за цифровыми активами. Эта структура должна требовать от хранителей, бирж и эмитентов стабильных монет, работающих в США, публикации планов миграции на пост-квантовые технологии с этапами, которые соответствуют срокам NIST 2030 и 2035. Закон CHIPS ускорил наступление. Рамочная структура Закона о ясности может заставить защиту идти в ногу с наступлением. Министерство финансов США и SEC имеют полномочия для обеспечения этого. Они должны использовать свои полномочия и заставить координацию, которую отрасль откладывала в течение многих лет.