Czym jest kryptografia postkwantowa?

Choć komputery kwantowe zdolne do złamania szyfrowania z kluczem publicznym, takiego jak RSA i kryptografia oparta na krzywych eliptycznych, jeszcze nie istnieją, to gdy już się pojawią, mogą mieć realny wpływ na obecne problemy z bezpieczeństwem. Dzisiejsi najbardziej wyrafinowani napastnicy stosują strategię zwaną „gromadź teraz, odszyfruj później” – przechwytują i archiwizują Twoją zaszyfrowaną komunikację już teraz, a następnie czekają na komputery kwantowe o mocy wystarczającej do jej złamania.

Wszystko, co poufne wyślesz dzisiaj, na przykład dokumentacja medyczna, korespondencja prawna lub prywatna korespondencja, może być zagrożone w przyszłości. Dlatego przejście na algorytmy odporne na działanie komputerów kwantowych musi nastąpić na długo przed zmaterializowaniem się zagrożenia, ponieważ wymiana szyfrowania w całym internecie zajmuje lata.

Większość dzisiejszej kryptografii klucza publicznego opiera się na problemach matematycznych, które są łatwe do rozwiązania w jednym kierunku i trudne w odwrotnym, jak np. mnożenie dwóch dużych liczb pierwszych (łatwe) w porównaniu z rozkładem wyniku na czynniki pierwsze (trudne).

Algorytm Shora(nowe okno), zaprojektowany dla komputerów kwantowych, uderza dokładnie w tę trudność. Podważyłby on bezpieczeństwo RSA i kryptografii opartej na krzywych eliptycznych (w tym Curve25519), które stanowią dziś podstawę zaszyfrowanych wiadomości, protokołu TLS i sieci VPN(nowe okno).

Skalowanie do milionów wymaganych fizycznych kubitów to ogromne wyzwanie inżynieryjne, którego nie rozwiązała jeszcze żadna instytucja. Większość ekspertów uważa jednak, że stworzenie komputera kwantowego o znaczeniu kryptograficznym to kwestia kiedy, a nie czy. Szacunki dotyczące ram czasowych wahają się od dekady do kilku dziesięcioleci. Ta niepewność jest dokładnie tym powodem, dla którego przejście na kryptografię postkwantową musi rozpocząć się już teraz.

Kryptografia postkwantowa (PQC) to nowa generacja algorytmów szyfrowania zaprojektowanych tak, aby były bezpieczne zarówno przed klasycznymi, jak i kwantowymi komputerami. W przeciwieństwie do kwantowej dystrybucji klucza (która wymaga specjalnego sprzętu), algorytmy PQC działają na zwykłych komputerach i mogą być wdrażane jako aktualizacje oprogramowania – co oznacza, że mogą zastąpić dzisiejsze podatne na zagrożenia algorytmy bez konieczności tworzenia nowej infrastruktury.

W 2024 roku amerykański Narodowy Instytut Standardów i Technologii (NIST) sfinalizował swoje pierwsze standardy PQC. Wiodące kandydackie algorytmy opierają się na problemach kratowych – innej klasie matematycznej, której algorytm Shora nie jest w stanie przyspieszyć. W przeciwieństwie do rozkładu dużych liczb całkowitych na czynniki pierwsze, trudność problemów kratowych nie ulega osłabieniu pod wpływem ataku kwantowego.

Standaryzowana, szeroko wdrożona kryptografia postkwantowa jest wciąż nowością i nie została poddana dziesięcioleciom publicznej analizy, tak jak RSA i kryptografia oparta na krzywych eliptycznych. Najbezpieczniejszym podejściem jest kryptografia hybrydowa: nałożenie algorytmu postkwantowego na klasyczny. Twoje dane są chronione, chyba że napastnik złamie oba algorytmy jednocześnie, co wymagałoby przełomu zarówno w dziedzinie kwantowej, jak i klasycznej.

Ochrona postkwantowa została wprowadzona w Proton Mail w maju 2026 roku i jest dostępna we wszystkich planach. Po włączeniu Proton Mail generuje klucze przygotowane na erę postkwantową dla nowych zaszyfrowanych wiadomości e-mail, chroniąc Twoje wiadomości zarówno przed dzisiejszymi zagrożeniami, jak i jutrzejszymi komputerami kwantowymi.