Дослідники виявили вразливість у квантових комп’ютерах, яка дозволяє хакерам непомітно спотворювати результати обчислень, що створює серйозні ризики для науки та кібербезпеки.
Спільне використання квантових комп’ютерів стає поширеною практикою через їхню високу вартість. Але на відміну від класичних суперкомп’ютерів, квантові пристрої не мають достатніх механізмів захисту. Вони вразливі до так званого “квантового вандалізму” — втручання в роботу програм інших користувачів. Такі атаки змінюють результати без попередження.
За словами Авінаша Кумара з Техаського університету в Остіні: “Користувачі не знатимуть, що сталося, оскільки результати можуть виглядати нормальними, але бути неправильними”. Наслідки можуть бути катастрофічними для критично важливих обчислень. Дослідження показало, що в 40% випадків атаки успішно змінювали результати.
Технічні аспекти проблеми
Проблема викликана інтерференцією мікрохвильових сигналів, які керують кубітами (“квантовими бітами”). Сигнали для одного кубіта можуть впливати на інші. Зі збільшенням розміру квантових комп’ютерів ця проблема лише загострюватиметься.
Команда дослідників протестувала свої гіпотези на п’яти різних хмарних квантових комп’ютерах IBM. Вони розробили спеціальне програмне забезпечення для імітації кількох користувачів. Результати підтвердили серйозність загрози.
Алекс Кіссінджер з Оксфордського університету зазначає: “Перешкоди вже є серйозною проблемою для надпровідних квантових комп’ютерів”. Ця проблема існує навіть без зловмисних атак. Зараз індустрія зосереджена на базовій функціональності пристроїв.
Шляхи вирішення проблеми
На щастя, дослідники запропонували ефективне рішення проблеми вандалізму. Воно полягає у змішуванні різних програм. Запуск програм у різних комбінаціях на різних чіпах значно знижує ймовірність успішної атаки.
Експерти рекомендують впроваджувати ці рішення вже зараз. “Я думаю, що, мабуть, розумно почати думати про це заздалегідь”, — каже Кіссінджер. Це питання стане критичним із розвитком мультипрограмування на квантових комп’ютерах.
Квантові обчислення мають величезний потенціал у багатьох галузях. Однак їхня безпека повинна розвиватися паралельно з обчислювальною потужністю. Виробникам необхідно впроваджувати захисні механізми ще на етапі проєктування.