Post Quantum Cryptography: impact to the public key cryptography
Luukkanen, Juha (2022)
Luukkanen, Juha
2022
All rights reserved. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2022052211082
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2022052211082
Tiivistelmä
Julkisen avaimen salauksella on merkittävä rooli ihmisten jokapäiväisessä elämässä, yritysten liiketoiminnassa sekä yhteiskunnan kriittisissä toiminnoissa. Kvanttitietokoneella tarkoitetaan tietokonetta joka, käyttää tietojen prosessointiin, luomiseen ja manipulointiin kvanttimekaniikan erikoisominaisuuksia. Kvanttilaskenta on uutta ja radikaalisti erilaista tietotekniikkaa, jonka uskotaan tehokkaasti ratkaisevan ongelmia, joihin klassiset tietokoneet eivät pysty. Riittävän tehokkaan kvanttitietokoneen uskotaan pystyvän murtamaan julkisen avaimen salaus.
Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, miten kvanttitietokone toimii ja pystyy murtamaan julkisen avaimen salauksen. Tavoitteena oli myös tulkita, milloin kvanttitietokoneen aiheuttama uhka toteutuu julkisen avaimen salauksessa, millä menetelmillä sitä vastaan voidaan suojautua ja miten uhka olisi otettava tai on jo mahdollisesti otettu huomioon etukäteen. Kirjallisuuskatsauksen avulla kerättiin olemassa olevaa tietoa tutkimusaiheesta. Teemahaastattelujen avulla kerättiin aineistoa avainhenkilöiden mielipiteistä ja näkemyksistä kvanttilaskennan tulevaisuudesta ja sen vaikutuksista julkisen avaimen salaukseen.
Tutkimustulosten perusteella on todennäköistä, että tulevaisuudessa kehitetään yleiskäyttöinen kvanttitietokone, joka pystyy murtamaan julkisen avaimen salauksen. Ensimmäisen kvanttitietokoneen, joka uhkaa julkisen avaimen salauksen turvallisuutta, kehittää tunnettu toimija, jolla on riittävät resurssit ja joka on jo nyt mukana kvanttitietokoneiden kehittämisessä. Julkisen avaimen salauksen murtamiseen kykenevän kvanttitietokoneen toteutumisaikataulua on vaikea arvioida luotettavasti, mutta sen arvioidaan tapahtuvan seuraavan 15 vuoden kuluessa. Tutkimushaastattelujen perusteella paras tapa suojautua kvanttitietokoneen julkisen avaimen salaukselle aiheuttamaa uhkaa vastaan on hyödyntää kvanttiturvallisia algoritmeja. Suojautuminen tulee kuitenkin aloittaa riittävän ajoissa. Public key cryptography plays an important role in people's daily lives, in the world of business and in critical functions of society. A quantum computer is a computer that uses the special properties of quantum mechanics to process, create and manipulate data. Quantum computing is a new and radically different computing technology that is believed to effectively solve problems that classical computers cannot. A quantum computer powerful enough is believed to be able to break the public key cryptography.
The aim of the study was to find out how a quantum computer works and is able to break the public key cryptography. The aim was also to interpret when a quantum computer threat is realized in public key cryptography, what the methods are to protect against it and how the threat should be or should already have been considered in advance. A literature review was used to gather existing information on the research topic. Thematic interviews were used to gather data on the key informants’ opinions and views on the future of quantum computing and its implications for public key cryptography.
Based on the research results, it is likely that a general-purpose quantum computer capable of breaking public key encryption will be developed in the future. The first quantum computer that threatens the security of public key cryptography is likely to be developed by a well-known player with sufficient resources and already involved in the development process. The realisation timeframe for a quantum computer capable of breaking the encryption of the public key is difficult to estimate reliably, but it is expected to happen within the next 15 years. Based on the research interviews, the best way to protect against the threat posed by quantum computers to public key cryptography is to use quantum-safe algorithms.
Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, miten kvanttitietokone toimii ja pystyy murtamaan julkisen avaimen salauksen. Tavoitteena oli myös tulkita, milloin kvanttitietokoneen aiheuttama uhka toteutuu julkisen avaimen salauksessa, millä menetelmillä sitä vastaan voidaan suojautua ja miten uhka olisi otettava tai on jo mahdollisesti otettu huomioon etukäteen. Kirjallisuuskatsauksen avulla kerättiin olemassa olevaa tietoa tutkimusaiheesta. Teemahaastattelujen avulla kerättiin aineistoa avainhenkilöiden mielipiteistä ja näkemyksistä kvanttilaskennan tulevaisuudesta ja sen vaikutuksista julkisen avaimen salaukseen.
Tutkimustulosten perusteella on todennäköistä, että tulevaisuudessa kehitetään yleiskäyttöinen kvanttitietokone, joka pystyy murtamaan julkisen avaimen salauksen. Ensimmäisen kvanttitietokoneen, joka uhkaa julkisen avaimen salauksen turvallisuutta, kehittää tunnettu toimija, jolla on riittävät resurssit ja joka on jo nyt mukana kvanttitietokoneiden kehittämisessä. Julkisen avaimen salauksen murtamiseen kykenevän kvanttitietokoneen toteutumisaikataulua on vaikea arvioida luotettavasti, mutta sen arvioidaan tapahtuvan seuraavan 15 vuoden kuluessa. Tutkimushaastattelujen perusteella paras tapa suojautua kvanttitietokoneen julkisen avaimen salaukselle aiheuttamaa uhkaa vastaan on hyödyntää kvanttiturvallisia algoritmeja. Suojautuminen tulee kuitenkin aloittaa riittävän ajoissa.
The aim of the study was to find out how a quantum computer works and is able to break the public key cryptography. The aim was also to interpret when a quantum computer threat is realized in public key cryptography, what the methods are to protect against it and how the threat should be or should already have been considered in advance. A literature review was used to gather existing information on the research topic. Thematic interviews were used to gather data on the key informants’ opinions and views on the future of quantum computing and its implications for public key cryptography.
Based on the research results, it is likely that a general-purpose quantum computer capable of breaking public key encryption will be developed in the future. The first quantum computer that threatens the security of public key cryptography is likely to be developed by a well-known player with sufficient resources and already involved in the development process. The realisation timeframe for a quantum computer capable of breaking the encryption of the public key is difficult to estimate reliably, but it is expected to happen within the next 15 years. Based on the research interviews, the best way to protect against the threat posed by quantum computers to public key cryptography is to use quantum-safe algorithms.