Czy komputer kwantowy może złamać zabezpieczenia, z których korzystamy na co dzień?
Kiedy logujemy się do banku, wysyłamy dokumenty do kontrahenta, korzystamy ze sklepu internetowego albo łączymy się z firmowym systemem, rzadko zastanawiamy się nad tym, co dzieje się w tle. Widzimy formularz logowania, kłódkę przy adresie strony i informację, że połączenie jest bezpieczne.
Za tym wszystkim stoją jednak mechanizmy kryptograficzne. To one pomagają chronić przesyłane informacje, potwierdzać tożsamość użytkowników i sprawdzać, czy dane nie zostały zmienione.
Wiele z tych rozwiązań opiera się na problemach matematycznych, których rozwiązanie jest bardzo trudne dla klasycznych komputerów. Właśnie dlatego można bezpiecznie korzystać z szyfrowanych połączeń, podpisów cyfrowych czy certyfikatów.
Problem pojawia się w momencie, gdy do gry wchodzą komputery kwantowe.
Nie są one po prostu szybszymi komputerami, które wykonują te same operacje w krótszym czasie. Wykorzystują zupełnie inne zasady przetwarzania informacji. W określonych zadaniach mogą osiągać możliwości niedostępne dla klasycznych maszyn.
Jednym z takich zastosowań może być przełamanie części algorytmów kryptograficznych, które są dziś powszechnie wykorzystywane do zabezpieczania informacji.
Czy to oznacza, że ktoś jutro złamie zabezpieczenia banków, sklepów internetowych i systemów firmowych? Nie. Komputery kwantowe zdolne do przeprowadzenia takich ataków na dużą skalę jeszcze nie istnieją. Nie ma też pewnej daty, kiedy powstaną.
Nie oznacza to jednak, że można całkowicie zignorować ten problem.
Co właściwie jest zagrożone?
Warto zacząć od ważnego rozróżnienia. Nie wszystkie mechanizmy kryptograficzne są jednakowo podatne na rozwój komputerów kwantowych.
Szczególnie istotne są obecnie dwa rodzaje rozwiązań:
1. Kryptografia asymetryczna
To mechanizmy wykorzystujące parę powiązanych ze sobą kluczy: publiczny i prywatny. Jeden można udostępniać innym, drugi musi pozostać tajny.
Takie rozwiązania są wykorzystywane między innymi do:
-
bezpiecznego uzgadniania kluczy szyfrujących,
-
uwierzytelniania,
-
podpisów cyfrowych,
-
potwierdzania autentyczności certyfikatów.
Do znanych algorytmów tej grupy należą RSA oraz rozwiązania oparte na kryptografii krzywych eliptycznych (ECC).
Odpowiednio duży, odporny na błędy komputer kwantowy mógłby wykorzystać algorytm Shora do rozwiązania problemów matematycznych, na których opiera się bezpieczeństwo tych metod. W praktyce oznaczałoby to możliwość złamania części zabezpieczeń, które dziś uznajemy za bezpieczne.
2. Kryptografia symetryczna
W tym przypadku ten sam tajny klucz służy do szyfrowania i odszyfrowywania informacji. Przykładem jest AES, wykorzystywany w wielu systemach i rozwiązaniach zabezpieczających dane.
Kryptografia symetryczna nie jest zagrożona w taki sam sposób jak RSA czy ECC. Algorytm Grovera daje komputerom kwantowym teoretyczną przewagę przy przeszukiwaniu przestrzeni kluczy, ale nie oznacza to prostego złamania wszystkich szyfrów symetrycznych.
W praktyce można ograniczać to ryzyko, stosując odpowiednio dobrane długości kluczy.
To ważne, ponieważ kryptografia postkwantowa nie oznacza konieczności wymiany absolutnie wszystkich mechanizmów szyfrowania. Zmiany muszą być przemyślane i dostosowane do konkretnych zastosowań.
Zagrożenie, które istnieje już dzisiaj: harvest now, decrypt later
Jest jeszcze jeden powód, dla którego firmy nie powinny odkładać tego tematu na odległą przyszłość.
W cyberbezpieczeństwie funkcjonuje określenie harvest now, decrypt later, które można przetłumaczyć jako „zbieraj teraz, odszyfruj później”.
Wyobraźmy sobie sytuację, w której ktoś przechwytuje zaszyfrowaną komunikację przedsiębiorstwa. Dzisiaj nie potrafi jej odczytać, ponieważ zastosowane zabezpieczenia są dla niego zbyt trudne do złamania.
Może jednak zachować przechwycone dane i poczekać na rozwój technologii. Jeżeli w przyszłości pojawi się komputer kwantowy zdolny do złamania wykorzystywanego algorytmu, część wcześniej zgromadzonych informacji może stać się możliwa do odczytania.
Nie trzeba więc dysponować komputerem kwantowym już teraz, aby potencjalnie przygotowywać się do takiego ataku.
Szczególnie istotne jest to w przypadku danych, które zachowują wartość przez wiele lat, na przykład:
-
dokumentacji projektowej i technicznej,
-
informacji o strategii przedsiębiorstwa,
-
danych dotyczących badań i rozwoju,
-
dokumentów finansowych i umów,
-
informacji objętych tajemnicą przedsiębiorstwa,
-
danych dotyczących infrastruktury krytycznej.
Nie każda informacja przechowywana dzisiaj będzie równie atrakcyjna dla potencjalnego napastnika. Kluczowe jest to, jak długo dane muszą pozostać poufne i jakie konsekwencje miałoby ich ujawnienie w przyszłości.
To właśnie od takiej oceny warto rozpocząć przygotowania.
Kryptografia postkwantowa - co to właściwie jest?
Tutaj pojawia się pojęcie, które coraz częściej występuje w dokumentach dotyczących cyberbezpieczeństwa: Post-Quantum Cryptography, czyli kryptografia postkwantowa (PQC).
Najprościej mówiąc, są to metody kryptograficzne projektowane tak, aby były odporne zarówno na ataki wykonywane przez klasyczne komputery, jak i na znane metody ataków wykorzystujące komputery kwantowe.
Warto przy tym wyjaśnić jedną rzecz: kryptografia postkwantowa nie oznacza szyfrowania wykonywanego przez komputer kwantowy. To rozwiązania, które mogą działać na zwykłych komputerach, serwerach i urządzeniach, ale wykorzystują inne podstawy matematyczne niż część obecnie stosowanych algorytmów.
Prace nad takimi rozwiązaniami trwają od lat. Jedną z najważniejszych organizacji zajmujących się ich standaryzacją jest amerykański National Institute of Standards and Technology (NIST).
W sierpniu 2024 roku NIST opublikował trzy pierwsze finalne standardy kryptografii postkwantowej:
-
FIPS 203 (ML-KEM) - standard mechanizmu uzgadniania kluczy. Pomaga bezpiecznie ustalić wspólny sekret, który może następnie posłużyć do szyfrowania komunikacji.
-
FIPS 204 (ML-DSA) - standard podpisów cyfrowych, pozwalający między innymi potwierdzać autentyczność i integralność dokumentów lub komunikatów.
-
FIPS 205 (SLH-DSA) - kolejny standard podpisów cyfrowych, oparty na innej konstrukcji matematycznej niż ML-DSA.
To istotny moment. Nie mówimy już wyłącznie o badaniach i eksperymentalnych rozwiązaniach. Istnieją zatwierdzone standardy, na podstawie których można projektować i rozwijać systemy odporne na przyszłe zagrożenia kwantowe.
Dlaczego nie wystarczy po prostu zaktualizować szyfrowania?
Można zadać rozsądne pytanie: skoro istnieją już nowe standardy, dlaczego firmy nie mogą po prostu wymienić starych algorytmów na nowe?
Ponieważ kryptografia nie jest jednym dodatkiem, który można odinstalować i zastąpić innym.
Mechanizmy kryptograficzne są często głęboko osadzone w architekturze oprogramowania. Mogą występować w komunikacji między serwerami, systemach logowania, certyfikatach, podpisywaniu dokumentów, integracjach z zewnętrznymi usługami czy urządzeniach wykorzystywanych przez przedsiębiorstwo.
Zmiana jednego elementu może wpływać na działanie wielu pozostałych.
Dochodzi do tego kwestia kompatybilności. Nowe algorytmy mogą wymagać większych kluczy, podpisów lub dodatkowych danych przesyłanych podczas komunikacji. To z kolei może wpływać na wydajność, wielkość przesyłanych pakietów, wykorzystanie pamięci i wymagania sprzętowe.
Znaczenie ma również to, czy systemy zewnętrzne, z którymi komunikuje się aplikacja, obsługują nowe rozwiązania.
Przykładowo, firma może zmodernizować własną aplikację, ale nadal korzystać z zewnętrznego systemu, który nie obsługuje odpowiednich mechanizmów. Wówczas pełna migracja nie będzie możliwa bez uwzględnienia tego dostawcy.
Dlatego przygotowanie do kryptografii postkwantowej jest przede wszystkim zadaniem architektonicznym i organizacyjnym, a nie wyłącznie aktualizacją biblioteki programistycznej.
Od czego firma powinna zacząć?
Nie każda organizacja musi natychmiast wdrażać nowe algorytmy. Każda firma, która rozwija własne oprogramowanie lub przetwarza istotne dane, może jednak zacząć przygotowywać się do zmian.
Najrozsądniejsze podejście obejmuje kilka etapów.
1. Sprawdzenie, gdzie wykorzystywana jest kryptografia
Pierwszym krokiem jest inwentaryzacja. Trzeba ustalić, jakie algorytmy, protokoły, certyfikaty i biblioteki kryptograficzne są wykorzystywane w systemach firmy.
Nie wystarczy sprawdzić samej strony internetowej. Kryptografia może być obecna również w aplikacjach mobilnych, systemach wewnętrznych, integracjach, połączeniach VPN, bazach danych i oprogramowaniu dostarczanym przez zewnętrznych partnerów.
2. Ocena wartości i okresu poufności danych
Nie wszystkie dane wymagają takiego samego poziomu ochrony przez taki sam czas.
Inaczej należy traktować informacje, które tracą wartość po kilku dniach, a inaczej dokumentację techniczną, tajemnice przedsiębiorstwa czy dane, które powinny pozostać poufne przez kilkanaście lub kilkadziesiąt lat.
To właśnie te drugie mogą wymagać szczególnej uwagi ze względu na ryzyko harvest now, decrypt later.
3. Sprawdzenie zależności od dostawców
Współczesne systemy korzystają z wielu zewnętrznych usług. Dlatego warto ustalić, czy dostawcy chmury, systemów płatności, oprogramowania, bibliotek i infrastruktury planują obsługę standardów postkwantowych.
Bez tego nawet dobrze przygotowana aplikacja może napotkać ograniczenia na styku z innymi rozwiązaniami.
4. Zaplanowanie migracji
Dopiero po zebraniu informacji można określić kolejność działań. Najpierw warto zająć się systemami, które przetwarzają najbardziej wrażliwe dane, oraz tymi, których wymiana lub modernizacja będzie wymagała najwięcej czasu.
Nie musi to oznaczać jednorazowej przebudowy całego środowiska IT. W wielu przypadkach lepszym rozwiązaniem będzie stopniowa migracja, przeprowadzana w kontrolowanych etapach.
5. Projektowanie z myślą o przyszłych zmianach
To jeden z najważniejszych punktów dla firm rozwijających własne aplikacje.
System nie powinien być zaprojektowany w taki sposób, aby wymiana algorytmu kryptograficznego wymagała przebudowy wielu niezależnych modułów.
Warto dążyć do tego, aby mechanizmy kryptograficzne były odpowiednio oddzielone od pozostałej logiki aplikacji, a ich konfiguracja i aktualizacja nie wymagały ingerencji w każdy element systemu.
Crypto-agility, czyli gotowość na zmianę
W tym kontekście coraz większe znaczenie ma pojęcie crypto-agility, czyli elastyczności kryptograficznej.
Oznacza ono zdolność systemu do zmiany wykorzystywanych algorytmów i mechanizmów kryptograficznych bez konieczności przebudowy całej aplikacji lub infrastruktury.
Dlaczego jest to tak ważne?
Ponieważ kryptografia nie jest dziedziną, w której raz wybrane rozwiązanie pozostaje aktualne na zawsze. Standardy mogą się zmieniać, pojawiają się nowe zagrożenia, a niektóre algorytmy mogą z czasem zostać uznane za niewystarczająco bezpieczne.
Jeżeli aplikacja jest silnie uzależniona od jednego konkretnego algorytmu, jego wymiana może być kosztowna i ryzykowna.
Jeżeli natomiast architektura umożliwia kontrolowaną zmianę mechanizmów kryptograficznych, organizacja ma znacznie większą swobodę działania.
To nie jest wyłącznie kwestia komputerów kwantowych. To dobra praktyka projektowania oprogramowania, która ułatwia reagowanie na przyszłe zmiany w cyberbezpieczeństwie.
Czy każda firma musi już teraz wdrażać kryptografię postkwantową?
Nie. I warto powiedzieć to wyraźnie.
Nie każda firma potrzebuje natychmiastowej migracji wszystkich systemów. Nie każda aplikacja przetwarza informacje, których poufność musi być zachowana przez kilkadziesiąt lat. Nie każde środowisko IT ma też takie same możliwości techniczne i zależności od zewnętrznych dostawców.
Istnieją jednak organizacje, dla których przygotowanie do zmian powinno być jednym z ważniejszych elementów planowania technologicznego. Dotyczy to szczególnie firm przetwarzających dane o długim okresie poufności, operatorów infrastruktury krytycznej, instytucji finansowych, sektora publicznego oraz przedsiębiorstw rozwijających rozbudowane systemy informatyczne.
Warto również odróżnić zalecenia techniczne od obowiązków prawnych. NIST publikuje standardy i harmonogramy migracji dotyczące przede wszystkim amerykańskich systemów federalnych. Nie oznacza to automatycznie, że te same terminy są obowiązującym prawem dla wszystkich przedsiębiorstw w Polsce czy Unii Europejskiej.
W październiku 2026 roku NIST opublikował finalny raport IR 8547, który opisuje kierunek i harmonogram przechodzenia na standardy postkwantowe w systemach objętych amerykańskimi wytycznymi. Jest to ważny punkt odniesienia dla branży technologicznej, ale nie należy utożsamiać go z uniwersalnym terminem prawnym dla firm działających w Europie.
Bezpieczeństwo przyszłości zaczyna się od decyzji podejmowanych dzisiaj
Komputery kwantowe nie są obecnie narzędziem, które pozwala dowolnie łamać zabezpieczenia współczesnego internetu. Nie wiadomo też dokładnie, kiedy pojawią się maszyny zdolne do przeprowadzania ataków na powszechnie stosowaną kryptografię.
Wiemy jednak, że zagrożenie jest na tyle istotne, iż opracowano już pierwsze międzynarodowe standardy kryptografii postkwantowej. Wiemy również, że przejście na nowe rozwiązania wymaga czasu, testów, współpracy z dostawcami i odpowiedniego przygotowania architektury systemów.
Dlatego najważniejsze pytanie nie brzmi dziś: „Kiedy komputer kwantowy złamie nasze zabezpieczenia?”.
Znacznie bardziej praktyczne jest inne: „Czy nasze systemy będą w stanie bezpiecznie przejść na nowe rozwiązania, kiedy stanie się to konieczne?”
Dla firm rozwijających własne oprogramowanie to dobry moment, aby spojrzeć na bezpieczeństwo nie tylko przez pryzmat obecnych zagrożeń, ale również przyszłych zmian technologicznych.
W Web24 traktujemy architekturę oprogramowania jako fundament jego dalszego rozwoju. Dlatego przy projektowaniu i modernizacji systemów warto uwzględniać nie tylko dzisiejsze wymagania, ale również możliwość adaptacji do standardów, które będą kształtować bezpieczeństwo cyfrowe w kolejnych latach.
Bo dobrze zaprojektowany system powinien nie tylko działać dzisiaj. Powinien również umożliwiać bezpieczne zmiany jutro.
