Kvantinis įsilaužimas. Mokslininkai atrado naują būdą atakuoti ateities kompiuterius ()

2025-04-20

Pagal kvantinės mechanikos dėsnius neįmanoma nukopijuoti kvantinės informacijos – tačiau tai nereiškia, kad kvantinių kompiuterių neįmanoma „nulaužti“. Dvi nepriklausomos tyrėjų grupės sukūrė metodus, kaip sutrikdyti kvantinių kompiuterių skaičiavimus. Abi jos remiasi metodais, naudojamais tradiciniuose kompiuteriuose, vadinamais „eilių daužymo“ ataka (angl. row-hammer attack).

© JoshuaWoroniecki (Free Pixabay license) | https://pixabay.com/photos/laptop-digital-device-technology-5673901/

Prisijunk prie technologijos.lt komandos!

Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.

Sudomino? Užpildyk šią anketą!

Įprastinės eilių daužymo atakos nukreiptos į dinaminę atsitiktinės prieigos atmintį (DRAM) – operatyviosios atminties rūšį, kuri yra būtina trumpalaikei informacijai saugoti įprastuose kompiuteriuose. Jos pasinaudoja nenumatyta DRAM dalių elektrine sąveika, kad pakeistų jų turinį – pavyzdžiui, suteiktų prieigos teises įsilaužėliams.

Kvantiniai kompiuteriai nėra pakankamai sudėtingi, kad būtų galima taikyti lygiai tokį patį metodą, nes jie neturi atminties ar sudėtingos programinės įrangos, kuriai reikėtų prieigos teisių, tačiau jų informaciją vis tiek galima keisti keičiant kvantinių bitų (kubitų) būsenas, sako Gdansko universiteto (Lenkija) mokslininkas Fernando Almaguer-Angelesas.

Jo komanda nuotoliniu būdu prisijungė prie kelių IBM kvantinių kompiuterių, kurie siūlo debesų kvantinės kompiuterijos paslaugas nuotoliniams vartotojams atskirose to paties kompiuterio kubitų grupėse. Komanda paleido daug trumpų programų, kurios manipuliavo grupe kubitų, prie kurių jie turėjo prieigą. Tai sukėlė nenumatytą sąveiką – vadinamąjį persikirtimą – tarp paveiktų kubitų ir kito kaimyninio kubito. Tyrėjai ištyrė šį gretimą kubitą ir nustatė, kad jame saugoma informacija po „eilių daužymo“ atakos pasikeitė.

[Vokietija] Tokio daikto dar nesate matę! 2 kartus pigiau nei Lietuvoje. Piešia ant kūno, konditerijos gaminių ir kt. Profesionalus „pasidaryk pats“ rinkinys

2143

Nuostabiai gera kaina

Iš Vokietijos, greitas ir saugus pristatymas

Puiki kokybė ir panaudojimo galimybės

Išsamiau

Komandos narys Pedro Dieguezas iš Gdansko universiteto teigia, kad per dešimtis tūkstančių eksperimentų jie nustatė veiksmingiausią šios atakos įgyvendinimo būdą. „Buvau beveik tikras, kad gausime gerų rezultatų, tačiau mane nustebino, koks stiprus buvo kryžminis susipriešinimas kai kuriais atvejais“, – sako Gdansko universiteto komandos vadovas Marcinas Pawłowskis.

Jakubo Szeferio vadovaujama grupė iš Šiaurės vakarų universiteto (JAV) taip pat buvo įkvėpta „eilių daužymo“ atakų ir sukūrė metodą, pavadintą „QubitHammer“, kuriuo pakoreguojami mikrobangų impulsai, valdantys ir nukreipiantys kubitus. Tyrėjai išbandė „QubitHammer“ IBM kvantiniame kompiuteryje ir nustatė, kad tai taip pat sukėlė kryžminius trukdžius ir vėliau pakeitė kai kuriuose kubituose saugomą informaciją. Šiuo atveju paveikti kubitai nebūtinai buvo kaimynai – jie galėjo būti daug toliau nuo valdomų kubitų.

Jei du skirtingi vartotojai galėtų pasiekti skirtingus to paties kvantinio kompiuterio kubitų rinkinius, vienas iš jų galėtų sutrikdyti kito vartotojo skaičiavimus, surengdamas „eilių daužymo“ ataką, sako tyrėjų komandos narė Akshata Shenoy, taip pat dirbanti Gdansko universitete.

IBM neseniai uždraudė vartotojams keisti mikrobangų impulsus. Tačiau kitos įmonės, gaminančios kvantinius kompiuterius iš superlaidžių grandinių, pavyzdžiui, „Rigetti Computing“ ir IQM, siūlo panašią debesijos prieigą prie savo superlaidžių kvantinių kompiuterių, įskaitant tam tikrą mikrobangų valdymą.

„Naudojant IBM kvantinius kompiuterius, šiuo metu nėra jokių aplinkybių, kad du vartotojai galėtų tuo pačiu metu paleisti grandines toje pačioje kvantinėje aparatinėje įrangoje, todėl šio ir panašių metodų neįmanoma naudoti praktiškai“, – teigia Oliveris Dialas iš IBM.

Vis dėlto, kai kvantiniai kompiuteriai taps didesni ir komerciškai perspektyvesni, kai kurios bendrovės gali norėti leisti vartotojams dalytis laiku viename įrenginyje, kaip šiuo metu daroma su daugeliu klasikinių kompiuterių, kurie šiuo metu pasiekiami per debesiją, sako J. Szeferis.

Naujasis tyrimas atspindi tai, kas įmanoma naudojant palyginti mažus ir triukšmingus kvantinius kompiuterius, kurie egzistuoja šiandien, sako Kalifornijos universiteto (JAV) Dominikas Hangleiteris. Tikėtina, kad sąvoka „kvantinis įsilaužimas“ keisis, nes kvantiniai kompiuteriai vis geriau išgaudo ir taiso savo klaidas, ir yra geriau integruojami į esamas skaičiavimo ekosistemas.

J. Szeferis sako, kad kvantiniai kompiuteriai vis dar yra ankstyvoje kūrimo stadijoje, todėl ištyrus „eilių daužymo“ tipo atakas, į naujos kartos prietaisus gali būti įdiegtos atsakomosios priemonės. Tačiau taip neatsitiko su tradiciniais kompiuteriais, kurių daugelis vis dar yra jautrūs tokiems metodams – paprasčiausiai todėl, kad „laužimo“ metodai buvo atrasti po to, kai kompiuterių atminties architektūros jau tapo standartinėmis.

Abi tyrėjų grupės teigia, kad dabar nori ištirti, kaip kvantines „eilių daužymo“ atakas galima pritaikyti kvantiniams kompiuteriams, kurie efektyviai aptinka ir ištaiso savo pačių klaidas.

Šis darbas yra pirmas žingsnis siekiant suprasti būsimas įsilaužimo į kvantinius kompiuterius spragas, sako Shenoy. „[Klasikiniuose kompiuteriuose] klaidų mažinimo metodai arba atsakomosios priemonės, kurios buvo įdiegtos siekiant įveikti tam tikrų rūšių eilučių daužymo atakas, patys davė pradžią naujesnių rūšių „eilių daužymo“ atakoms“, – sako ji.

Tyrimai paskelbti „arXiv“: pirmas, antras.

Parengta pagal „New Scientist“.

Pasidalinkite su draugais

Aut. teisės: Lrytas.lt