Квантовите технологии, като заплаха за националната сигурност!

В началото на третото десетилетие на XXI век глобалната сигурност е дефинирана от синергията между изкуствения интелект и настъпването на „втората квантова революция“ (Dowling and Milburn, 2003). Квантовите технологии еволюират от теоретични постановки в стратегически актив, трансформиращ международния баланс на силите и военното дело. Държавите, постигнали квантово превъзходство, ще придобият асиметрично предимство в сферите на криптологията и стратегическото разузнаване, докато изоставащите субекти са изложени на риск от дългосрочна технологична зависимост (Krelina, 2021).

Квантовият компютър и ерозията на криптографската сигурност

Централен риск за националната сигурност е хипотетичният момент „Q-ден“ (Q-Day) – времевият маркер, при който квантовите изчислителни мощности ще девалидират съвременните стандарти за асиметрично криптиране, базирани на алгоритми като RSA и ECC (Gidney and Ekerå, 2021). Прогнозите на експертната общност локализират този прелом в периода 2028–2035 г.

След като достатъчно мощен квантов компютър е готов и работи, всяка парола, която не е квантово устойчива, става безполезна.

Сегашните компютърни системи или телефони функционират с двоични битове, които могат да бъдат или единица или нула. Междувременно квантовите изчисления следват законите на квантовата механика, която работи с квантови битове (наречени кубити) Те могат да бъдат единица, нула и всяка комбинация от тези състояния едновременно.Това се нарича суперпозиция. Освен това има и т.н. заплитане: корелация между два кубита, което означава, че състоянието на един квантов бит е пряко свързано с друг. Тези два принципа на суперпозицията и заплитането правят така, че квантовият компютър може да изчислява огромен брой възможности паралелно, докато класическите компютри трябва да правят изчисления последователно. С други думи, квантовите компютри не са просто по-бързи, те мислят по различен начин (Nielsen and Chuang, 2010). Това прави квантовите системи способни да решават математически задачи, непосилни за конвенционалната изчислителна техника, застрашавайки всичко – от междубанковите транзакции до системите за управление на ядрения арсенал.

Този риск не е само в бъдещето. Феноменът, известен като „Harvest Now, Decrypt Later“ (HNDL) или „Събирай сега, декриптирай по-късно“, превръща квантовата заплаха в актуален проблем. Враждебни актьори систематично архивират криптиран трафик днес, с цел неговото ретроактивно дешифриране при наличие на достатъчен квантов ресурс в бъдеще (Maurer, 2023). Това компрометира информация с дълъг жизнен цикъл на секретност, включително военни планове и държавни архиви. Това означава, че всяка информация, чийто жизнен цикъл на секретност надхвърля времето до появата на мощен квантов компютър, вече е потенциално компрометирана. Затова преходът към защита трябва да започне незабавно, а не след настъпването на Q-деня.

Квантови сензори и трансформация на бойното поле

Отвъд киберсигурността, квантовите технологии редефинират физическото бойно поле чрез квантовата метрология. Тези устройства използват свойствата на субатомните частици, за да измерват време, гравитация и магнитни полета с безпрецедентна точност (Zou et al., 2022):

• Навигация без GPS: Квантовите сензори могат да осигурят прецизна навигация в среда, където GPS сигналите са заглушени или недостъпни – критично предимство във военни конфликти.
• Квантов радар и магнитометрия: Използването на заплетени фотони позволява откриването на „стелт“ самолети и подводни съдове чрез регистриране на микроскопични аномалии в магнитните и гравитационните полета (Maccone and Smerzi, 2020). Квантовите магнитометри и гравиметри могат да откриват обекти, които са невидими за класическите радари. Китайски изследователи вече тестват дронове с квантови сензори, способни да засичат подводници чрез фини магнитни аномалии, което застрашава доктрината за скритост на подводния флот.

Глобална геополитическа надпревара

Квантовата надпревара е един от най-належащите и жизненоважни въпроси на нашето време. Въпросът е кой първи ще успее да разработи комерсиален вариант на квантов компютър?

1. През декември 2024 г. Китай представи своя кубитен процесор само около седмица след като Google представи своя версия, поставяйки Китай и САЩ наравно в надпреварата за създаване на най-мощния квантов компютър в света. Пекин е световен лидер в държавните квантови комуникации и инфраструктура, разполагайки с единствените квантови сателити и мащабни наземни мрежи за защитена комуникация. Страната се стреми към пълна технологична независимост и доминация в тази сфера.
2. САЩ залагат на модел, воден от частния сектор, подкрепен от държавни инициативи като National Quantum Initiative Act. САЩ са лидери в разработката на квантов хардуер и комерсиализацията му, както и в стандартизирането на пост-квантовата криптография (PQC) чрез NIST.
3. Европа също не е без амбиции. Редица европейски страни, като Финландия, Франция и Великобритания, са изключително напреднали в тази област, но най-вече благодарение на отдадени екипи от изследователи и малки фирми. ЕС залага на т.н. „технологичен суверенитет“ и изграждане на собствена екосистема, за да избегне зависимост от САЩ или Китай. Стратегията на ЕС включва изграждането на Европейска квантова комуникационна инфраструктура (EuroQCI) и инвестиции в изследвания и умения, като проект за военни приложения на квантовата технология, наречен Quantum Enablers for Strategic Advantage (Quest). Въпреки фрагментацията, ЕС притежава значителен дял от иновативните стартъпи в сектора (32% в световен мащаб). Финландски изследователи успяха да разработят първия в Европа квантов компютър с 50 кубита за пет години с едва 20,7 милиона евро държавно финансиране, увеличавайки броя на кубити в три етапа – от 5 на 20 до окончателния 50-кубитов компютър. Основната идея е, че всеки кубит експоненциално увеличава ефективността на квантов компютър.Но науката все още не е напълно там, защото кубитите са крехки към външни смущения и затова са силно податливи на грешки. Оттук и екстремните условия за съхранение: квантовите компютри се поддържат при ултра-ниски температури или във вакуумни камери.

България в квантовата екосистема: Проектът BGQCI

България се интегрира в европейската архитектура за сигурност чрез националния план BGQCI, координиран от Института по роботика към БАН и центъра QUASAR. Партньори са водещи технологични интегратори и държавни структури, включително Министерствата на отбраната, вътрешните работи и транспорта. Проектът цели изграждане на защитена комуникационна мрежа в София, базирана на QKD технологии. Тази мрежа ще свързва стратегически обекти и ще служи като полигон за обучение на специалисти. Ролята на страната се разширява и чрез регионалния проект SEEWQCI, който установява квантов коридор между Гърция, България и Румъния, гарантиращ сигурността на критичната инфраструктура в Югоизточна Европа.

За да се противодейства на заплахите, експертите и държавите се насочват към две основни решения:

1. Преминаване към употреба на квантово-устойчиви системи Post-Quantum Cryptography) с нови математически алгоритми, които са устойчиви на атаки от квантови компютри. Американският институт NIST вече стандартизира първите такива алгоритми (напр. ML-KEM и ML-DSA), които трябва да бъдат внедрени в глобален мащаб.

2. Внедряването на физически методи за защита с квантово разпределение на ключове (QKD), който използват законите на квантовата механика, за да направи подслушването невъзможно. Това е технологията на която България залага, чрез BGQCI.

В заключение, квантовите технологии са едновременно най-голямата възможност и най-сериозният риск за националната сигурност през 21-ви век. За България успешното изпълнение на плана BGQCI и интегрирането в европейските квантови мрежи не е просто научен експеримент, а въпрос на национален суверенитет и защита на държавността в предстоящата квантова ера. Квантовата заплаха изисква незабавна инвентаризация на криптографските активи, тъй като сигурността в „квантовата ера“ зависи от превантивната адаптация, започнала години преди настъпването на технологичния сингуларитет.

Списък на източниците

1. ALAGIC, G. et al. Status Report on the Third Round of the NIST Post-Quantum Cryptography Standardization Process. Gaithersburg, MD: National Institute of Standards and Technology, 2022.
2. DOWLING, J. P., G. J. MILBURN. Quantum technology: the second quantum revolution. // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 361, 2003, № 1809, с. 1655–1674.
3. GIDNEY, C., M. EKERÅ. How to factor 2048 bit RSA integers in 8 hours using 20 million noisy qubits. // Quantum, 5, 2021, с. 433.
4. KRELINA, M. Quantum technology for military applications. // EPJ Quantum Technology, 8, 2021, № 1, с. 24.
5. MACCONE, L., A. SMERZI. Quantum effects in bio-imaging and sensing. // Nature Reviews Physics, 2, 2020, с. 395–405.
6. MAURER, T. Quantum Computing and National Security: A Strategic Evaluation. Washington D.C.: Carnegie Endowment for International Peace, 2023.
7. NIELSEN, M. A., I. L. CHUANG. Quantum Computation and Quantum Information. 10th Anniversary Edition. Cambridge: Cambridge University Press, 2010.
8. ZOU, J. et al. Quantum Sensing with Atomic Systems. // Engineering, 12, 2022, с. 69–80.