У статті досліджено проблему захисту каналів зв’язку автономних безпілотників в умовах розвитку квантових обчислень. Проаналізовано особливості функціонування безпілотних літальних апаратів (БПЛА), що працюють у середовищі з обмеженими обчислювальними ресурсами, високими вимогами до енергоефективності та часових характеристик. Визначено актуальні загрози, зокрема пов’язані з можливістю застосування квантових атак для порушення традиційних криптографічних схем. Запропоновано гібридну модель криптографічного захисту, яка поєднує постквантові алгоритми обміну ключами (Kyber512) та цифрових підписів (Dilithium2) із полегшеним симетричним шифруванням (AES, ChaCha20). Побудовано поетапні схеми взаємодії, математичні моделі та реалізовано експериментальне моделювання на платформах STM32F407 та ESP32-S3. Отримані результати свідчать про придатність моделі до використання в реальному часі, її масштабованість та низьке енергоспоживання. У роботі також порівняно ефективність запропонованого рішення з класичними криптографічними підходами та визначено переваги у контексті стійкості до квантових атак і відповідності обмеженням вбудованих систем.
У статті досліджено проблему захисту каналів зв’язку автономних безпілотників в умовах розвитку квантових обчислень. Проаналізовано особливості функціонування безпілотних літальних апаратів (БПЛА), що працюють у середовищі з обмеженими обчислювальними ресурсами, високими вимогами до енергоефективності та часових характеристик. Визначено актуальні загрози, зокрема пов’язані з можливістю застосування квантових атак для порушення традиційних криптографічних схем. Запропоновано гібридну модель криптографічного захисту, яка поєднує постквантові алгоритми обміну ключами (Kyber512) та цифрових підписів (Dilithium2) із полегшеним симетричним шифруванням (AES, ChaCha20). Побудовано поетапні схеми взаємодії, математичні моделі та реалізовано експериментальне моделювання на платформах STM32F407 та ESP32-S3. Отримані результати свідчать про придатність моделі до використання в реальному часі, її масштабованість та низьке енергоспоживання. У роботі також порівняно ефективність запропонованого рішення з класичними криптографічними підходами та визначено переваги у контексті стійкості до квантових атак і відповідності обмеженням вбудованих систем.
Проведено систематичний огляд передумов застосування квантових обчислень у високоточних системах керування, з урахуванням обмежень традиційних архітектур, що пов'язані з обчислювальною складністю, затримками та обмеженою адаптивністю у реальному часі. Визначено класи задач, для яких потенційно доцільним є впровадження квантових обчислювальних рішень, як то оптимізація траєкторій, прогнозування станів і стабілізація динаміки. Розглянуто провідні архітектури квантових обчислювальних пристроїв з точки зору їхньої сумісності з потребами систем управління. Проаналізовано алгоритмічну базу, релевантну для задач оптимізації та прийняття рішень, зокрема алгоритми Гровера, варіаційний квантовий евристичний алгоритм, варіаційний алгоритм оцінювання енергії, квантові алгоритми лінійної алгебри. Виокремлено ключові характеристики квантових платформ, як то квантова перевага, декогеренція, чутливість до шуму, обмеження на кількість кубітів, як визначальні для практичного впровадження. Узагальнено технічні вимоги до обчислювальних ядер, що мають бути враховані при проєктуванні гібридних архітектур. Наведено приклади використання предикативного та адаптивного керування з включенням квантових прискорювачів. Розглянуто моделі співіснування класичних і квантових компонентів у режимі онлайн-керування. Визначено перспективність використання квантових алгоритмів у задачах моделювання та управління. Розроблено узагальнену концепцію гібридної системи керування, що включає класичний модуль прийняття рішень та квантовий оптимізатор. Здійснено аналітичне порівняння продуктивності класичних та квантових підходів на прикладі типових задач управління, з використанням метрик швидкодії, точності та стійкості до шуму. Запропоновано архітектурне рішення з використанням квантового оптимізатора для керування багатоагентною системою з неповною інформацією про стан середовища. Наведено умовно-формальний опис алгоритму гібридного керування з квантовим елементом у контурі оптимізації.
МЕТОД АДАПТИВНОГО ВИБОРУ ПОСТКВАНТОВИХ АЛГОРИТМІВ ШИФРУВАННЯ ДЛЯ ЗАХИСТУ БАЗ ДАНИХ Анотація.У статті досліджено проблему забезпечення захисту баз даних в умовах розвитку квантових обчислень, які створюють потенційну загрозу для класичних криптографічних алгоритмів, що використовуються в сучасних інформаційних системах.Проаналізовано особливості застосування постквантових алгоритмів шифрування для захисту інформації, що зберігається та обробляється у базах даних підприємства, з урахуванням вимог до конфіденційності, цілісності та доступності даних.Визначено, що існуючі підходи до використання постквантової криптографії здебільшого базуються на фіксованому виборі алгоритмів і не враховують динамічні зміни середовища функціонування, рівень загроз, навантаження на систему та обмеження обчислювальних ресурсів.Запропоновано метод адаптивного вибору постквантових алгоритмів шифрування для захисту баз даних, який ґрунтується на багатокритеріальному оцінюванні їх характеристик.Метод передбачає формування множини допустимих алгоритмів, визначення системи критеріїв оцінювання, нормування показників, обчислення інтегральної оцінки ефективності та її адаптацію з урахуванням поточного рівня ризику компрометації даних.У межах дослідження розроблено математичну модель методу, яка враховує показники криптографічної стійкості, швидкодії, ресурсомісткості, розміру ключа, затримки оброблення запитів, а також параметри, що характеризують вразливості системи, інтенсивність загроз і критичність інформаційних ресурсів.На відміну від існуючих підходів, запропонований метод забезпечує адаптивне коригування вибору алгоритму залежно від поточного стану інформаційного середовища, що дозволяє досягти оптимального балансу між рівнем безпеки та ефективністю функціонування системи управління базами даних.Реалізація методу дає змогу підвищити стійкість систем захисту до сучасних і перспективних кіберзагроз, зокрема тих, що пов'язані з використанням квантових обчислювальних технологій.
З появою квантових обчислювальних технологій, які мають потенціал здійснювати обчислення з набагато більшою швидкістю, ніж класичні комп'ютери, виникає загроза для існуючих криптографічних систем. Квантові алгоритми, здатні ефективно розв’язувати складні обчислювальні завдання, що лежать в основі безпеки сучасних криптографічних систем. Це означає, що з розвитком квантових комп'ютерів стає можливою компрометація багатьох сучасних шифрів, які сьогодні вважаються безпечними.З огляду на це, постає потреба у створенні нових криптографічних методів та алгоритмів, які б залишались стійкими до квантових атак. Пост-квантова криптографія є новим напрямом у криптографічний науці, який ставить за мету розробку алгоритмів, стійких до атак квантових комп’ютерів. Вона охоплює широкий спектр методів, таких як латичні криптосистеми, криптографія на основі кодів з корекцією помилок та багато інших.Таким чином, розвиток квантових обчислювальних технологій ставить перед криптографією нові виклики, що вимагають перегляду існуючих методів захисту інформації. Постає необхідність адаптації криптографічних систем до нових умов, зокрема через створення алгоритмів, які б залишались надійними навіть в умовах появи квантових комп'ютерів.Тому, актуальність теми дослідження полягає в необхідності захисту інформації в умовах швидкого розвитку квантових обчислювальних систем. Наукова новизна цього дослідження полягає в комплексному аналізі пост-квантових криптосистем та їхній стійкості до нових типів загроз. Дослідження пропонує порівняння ефективності класичних криптографічних методів із пост-квантовими, що дозволяє виявити їхні сильні та слабкі сторони в умовах квантових обчислень. Практична значущість дослідження полягає у можливості використання результатів для впровадження нових стандартів криптографічного захисту інформації. Це є особливо важливим для організацій, що обробляють конфіденційні дані, таких як банки, урядові установи та компанії, які займаються розробкою технологій штучного інтелекту. Ключові слова: квантові обчислення, класичні криптографічні системи, загрози, криптографічні алгоритми, інформаційна безпека, квантові технології.
У цій статті здійснено детальний аналіз проблем та перспектив впровадження постквантових криптографічних алгоритмів, які стають дедалі актуальнішими у зв’язку з розвитком квантових обчислень. Розглянуто основні виклики, пов'язані зі стандартизацією постквантових алгоритмів, зокрема питання гнучкості алгоритмів, їхньої продуктивності, складності впровадження та невизначеності щодо появи квантових комп’ютерів, здатних зламувати сучасні криптосистеми. Окрему увагу приділено оцінці сучасного стану розвитку постквантових криптографічних стандартів, а також аналізу потенційних сценаріїв переходу до нових систем захисту інформації. Основну роль тут відіграє Національний інститут стандартів і технологій США (NIST). NIST здійснює ключову координацію та керівництво в процесі розробки стандартів постквантової криптографії, ініціювавши процес відкритого конкурсу для визначення найбільш перспективних криптографічних алгоритмів. Програма, запущена NIST, передбачає багаторічний процес оцінки, тестування та відбору алгоритмів, здатних забезпечити стійкість до атак з боку квантових комп'ютерів. У рамках цієї програми було розглянуто широкий спектр алгоритмів, які відрізняються підходами до шифрування, продуктивністю та ступенем безпеки. На основі проведеного дослідження запропоновано рекомендації щодо ефективного управління перехідним періодом від традиційних криптографічних систем до постквантових рішень, що мають забезпечити надійну безпеку даних в умовах нових технологічних викликів. Зокрема, пропонуються підходи до управління перехідним періодом, стратегії зниження ризиків, а також оцінки можливих загроз і шляхів їхньої мінімізації. У результаті стаття надає цінну основу для формування стратегії безпечної адаптації інформаційних систем у епоху квантових технологій.
У статті досліджено сучасні підходи Німеччини до переходу на квантово-стійкі криптографічні технології в умовах зростання ризиків, пов'язаних з розвитком квантових обчислень. Розглянуто фактори, що зумовлюють необхідність відмови від класичних криптографічних алгоритмів, уразливих до квантових атак, та проаналізовано нормативні, технічні й організаційні кроки, які здійснює Федеральне відомство з безпеки інформаційних технологій Німеччини (BSI) для формування національної стратегії переходу. Особливу увагу приділено криптографічним механізмам, які визначаються перспективними для довгострокового захисту, зокрема кодовим схемам, хеш-орієнтованим підписам та решітковим алгоритмам обміну ключами. Окреслено їхні ключові властивості, можливі сфери застосування та обмеження. Додатково розглянуто роль гібридних криптографічних конструкцій як проміжного інструмента забезпечення сумісності між класичними та постквантовими алгоритмами. Проаналізовано готовність німецького ринку до впровадження квантово-стійких рішень, зокрема виклики, пов'язані з модернізацією апаратного забезпечення, складністю оновлення вбудованих систем та потребою у криптографічній гнучкості. Підкреслено значення міждержавної координації в межах Європейського Союзу та необхідність гармонізації стандартів для забезпечення узгодженого рівня безпеки. Зроблено висновок, що Німеччина формує системний, стратегічно орієнтований підхід до впровадження пос-тквантової криптографії, поєднуючи наукові дослідження, технічну стандартизацію та практичну взаємодію з промисловістю. Така модель демонструє ефективний приклад підготовки до майбутніх квантових загроз та може бути використана як основа для формування аналогічних стратегій в інших країнах.
РОЗВИТОК КВАНТОВОГО ЗВ'ЯЗКУ ТА ЙОГО РОЛЬ У ЗАБЕЗПЕЧЕННІ НАДІЙНОЇ ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ Анотація.У статті розглядається актуальність розвитку квантового зв'язку як ключового елемента забезпечення безпечної передачі даних у сучасному світі.Зростання обсягів інформації та зростаючі кіберзагрози вимагають інноваційних підходів до криптографії, особливо в умовах впровадження квантових комп'ютерів.Квантовий зв'язок, заснований на принципах квантової механіки, пропонує ефективні рішення, такі як квантова криптографія, що дозволяє автоматично виявляти спроби перехоплення сигналу.Огляд останніх досліджень висвітлює досягнення в галузі квантового розподілу ключів (QKD), квантових повторювачів та інтеграції із супутниковими системами.Особливо увага приділяється експериментам, які продемонстрували передачу квантових ключів на відстань понад 1200 км за допомогою супутника «Мо-цзи».Також розглядається роль квантової заплутаності у підвищенні стійкості до зовнішнього шуму та перспективи впровадження фотонних чіпів і оптоволоконних систем.Додатково висвітлюються практичні аспекти застосування квантового зв'язку у фінансовій сфері, де технологія використання для захисту міжбанківських транзакцій у Швейцарії, а також у оборонній галузі, де квантові мережі забезпечують захищену комунікацію між стратегічними об'єктами.Стаття також аналізує порівняння між класичною та універсальною архітектурою квантової криптографії.Пропонується концепція гнучкого програмного забезпечення, здатного інтегрувати нові криптографічні ядра без модифікацій апаратної інфраструктури.Розробка таких систем сприяння швидкій адаптації до нових викликів у сфері безпеки.Розглянуто перспективи використання квантових повторювачів для подолання обмежень у відстанях передачі сигналу та впровадження інтегрованих супутникових систем.Відзначено, що ключовими викликами залишаються висока вартість обладнання, складність стандартизації протоколів та потреба у значних інвестиціях.У підсумку зазначається, що квантовий зв'язок здатний стати основою для глобальної телекомунікаційної інфраструктури, яка забезпечить безпрецедентний рівень безпеки та надійність передачі даних у майбутньому.