У тезах розглянуто перспективи розвитку квантових телекомунікаційних технологій в Україні та світі для забезпечення захищеної передачі даних. Проаналізовано основні принципи квантової криптографії, стан розвитку технологій, їх переваги та виклики. Особлива увага приділяється використанню квантових систем для створення надійних каналів зв`язку, а також їх інтеграції у національну інфраструктуру кібербезпеки. Висвітлено перспективи участі України у глобальних проєктах квантового інтернету та підвищення інформаційної безпеки державних і приватних установ
У тезах розглянуто перспективи розвитку квантових телекомунікаційних технологій в Україні та світі для забезпечення захищеної передачі даних. Проаналізовано основні принципи квантової криптографії, стан розвитку технологій, їх переваги та виклики. Особлива увага приділяється використанню квантових систем для створення надійних каналів зв`язку, а також їх інтеграції у національну інфраструктуру кібербезпеки. Висвітлено перспективи участі України у глобальних проєктах квантового інтернету та підвищення інформаційної безпеки державних і приватних установ
У сучасному світі, де квантові технології швидко розвиваються, традиційні криптографічні системи стикаються з серйозними викликами.Квантові обчислення здатні порушити основи сучасних криптографічних протоколів, таких як RSA і ECC, шляхом застосування алгоритмів, які можуть зламати ці системи за рекордно короткий час.Ця стаття присвячена аналізу впливу квантових технологій на криптографію, а також необхідності створення нових рішень для захисту інформації.Метою даного наукового дослідження є оцінка сучасного стану постквантової криптографії та виявлення нових підходів, які можуть забезпечити надійний захист інформації в умовах квантового прогресу.У роботі розглядаються такі напрямки, як криптографія на основі решіток, кодова криптографія, мультиваріантна криптографія та криптографія на основі хеш-функцій.Наукова і практична значущість цієї роботи полягає в тому, що вона допомагає зрозуміти виклики, які постають перед сучасною криптографією в умовах квантових обчислень, і пропонує можливі рішення для їх подолання.Методологія дослідження включає огляд літератури, аналіз існуючих криптографічних систем, а також оцінку їх стійкості до квантових атак.Основні результати роботи показують, що підходи на основі решіток та кодів мають високу стійкість до квантових атак і можуть бути використані для розробки нових криптографічних протоколів.Також було виявлено, що мультиваріантна криптографія, хоча і показує обіцяючи результати, потребує подальших досліджень для оптимізації продуктивності.Висновки дослідження підкреслюють важливість комплексного підходу до безпеки інформації в умовах квантового прогресу.Цінність проведеного дослідження полягає в його внеску у розвиток постквантової криптографії, оскільки воно не тільки визначає актуальні виклики, але й пропонує нові напрямки для майбутніх досліджень.Практичне значення підсумків роботи полягає в тому, що результати можуть бути використані для розробки безпечних інформаційних систем у контексті квантових загроз.Ключові слова: постквантова криптографія, інформаційна безпека, криптографія на основі решіток, кодова криптографія, мультиваріантна криптографія, квантові комп'ютери, криптографічні протоколи.Вступ.З розвитком квантових обчислень криптографія, яка є основою сучасної інформаційної безпеки, стикається з новими викликами.Сучасні криптографічні алгоритми, такі як RSA, DSA та алгоритми на основі еліптичних кривих, широко використовуються для захисту конфіденційних даних, онлайн-транзакцій та комунікацій в інтернеті.Вони забезпечують надійну безпеку завдяки складності факторизації великих чисел або вирішення дискретних логарифмів, що є обчислювально непосильними для класичних комп'ютерів.Проте з розвитком квантових обчислень постала загроза традиційним криптографічним методам, які вже кілька десятиліть використовуються для забезпечення інформаційної безпеки.Квантові комп'ютери використовують принципи квантової механіки, зокрема квантову суперпозицію та квантову заплутаність, завдяки яким вони можуть одночасно обробляти багато варіантів рішення задачі, що робить їх набагато швидшими для певних обчислювальних завдань, як, наприклад, факторизація великих чисел або пошук у великій базі даних.Потужність квантових комп'ютерів дозволяє зламати багато з існуючих криптосистем за допомогою алгоритмів Шора [1] та Гровера [2], що ставить
Актуальність теми: Стрімкий розвиток квантових обчислень створює загрозу компрометації існуючих алгоритмів асиметричного шифрування. Це зумовлює необхідність переходу до технологій квантового розподілу ключів (QKD), які гарантують інформаційну безпеку на основі фундаментальних законів фізики. Мета роботи: Підвищення ефективності та надійності функціонування квантових оптичних мереж шляхом оптимізації параметрів протоколів передачі та розробки методів інтеграції обладнання QKD у сучасні волоконно-оптичні системи. Об’єкт дослідження: Процес передачі квантової інформації у волоконно-оптичних та атмосферних каналах зв'язку. Предмет дослідження: Залежність швидкості генерації секретного ключа (SKR) та рівня квантових бітових помилок (QBER) від фізичних параметрів каналу, характеристик фотонних детекторів та методів кодування. Методи дослідження: У роботі використано методи теорії ймовірностей та математичної статистики, чисельне моделювання (метод Монте-Карло) та об'єктно-орієнтоване програмування. Наукова новизна та результати: Розроблено комплексну математичну модель квантового каналу, яка, на відміну від існуючих, враховує вплив хроматичної дисперсії, нелінійних шумів та ефектів скінченної довжини ключа. Доведено ефективність використання методу станів-пасток (Decoy State) у поєднанні з надпровідниковими детекторами (SNSPD) для збільшення граничної дальності зв'язку до 220 км. Розроблено програмний симулятор для проектування топології захищених мереж. Практичне значення: Запропоновано інженерну методику інтеграції квантових каналів у мережі зі спектральним ущільненням (DWDM) та розроблено рекомендації щодо захисту обладнання від атак «квантового хакінгу».
На теперішній час в умовах широкого впровадження в економіку, оборонну і безпекову сфери цифрових технологій в усіх провідних державах світу гостро стоїть проблема забезпечення безпеки їх кіберпростору, особливо в умовах нових загроз, що породжуються використанням квантових комп’ютерів. Тому створення в Україні відповідної системи безпеки кіберпросторового довкілля національної критичної інформаційної інфраструктури, зокрема комплексів та засобів виявлення вторгнень, криптографічного та стеганографічного захисту інформації, є сучасною та актуальною проблематикою, що безпосередньо стосується пост-квантової інформаційної та кібербезпеки нашої держави, а також має важливе загальнодержавне та оборонне значення і суттєво впливає на забезпечення національної безпеки України в умовах ведення інформаційних і гібридних війн. Виходячи з актульності проблеми забезпечення національної безпеки України в умовах ведення інформаційних і гібридних війн, метою є удосконалення систем спеціального призначення за рахунок побудови комплексів криптографічного захисту інформації пост-квантової безпеки Державних електронних інформаційних ресурсів. Реалізовано проекти з розробки та впровадження програмно-технічних комплексів та апаратних засобів КЗІ для надавачів електронних довірчих послуг Збройних сил України, Міністерства внутрішніх справ, Державної прикордонної служби, Державної податкової служби України, Національного банку України, Приватбанку, Укрсіббанку, Альфа банку тощо, включно по два технологічні центри сертифікації ключів для Центрального засвідчувального органу України та засвідчувального центру Національного банку України. Таким чином, розроблені програмно-технічні комплекси та апаратні засоби КЗІ створили безпечне пост-квантове довкілля для державних електронних інформаційних ресурсів.
У статті розглядається вплив квантових технологій на сучасний економічний розвиток. Для досягнення мети проаналізовано головні напрямки у квантових технологіях, квантовій обчислювальній техніці, квантовій криптографії та зв'язках, які революціонізують обробку даних та створюють нові умови захисту. Розглянуто характеристики квантової економіки як основи подальших технологічних революцій, які глобально реформують окремі галузеві системи та глобальну систему економічного розвитку. У ході дослідження приділяється увага до опису властивостей квантової технології та практичного підходу до застосування, що розпочався з початку XX століття. Результат дослідження рекомендується для подальших наукових розробок при ухваленні інноваційних рішень у квантовій економіці. Висновком дослідження є квантова економіка як початок новітньої епохи технологічного розвитку, що надає перспективи та передбачає прорив реалізації законів природи, дозволяє створити новітні товари, послуги, бізнес-моделі. У висновках пропонується глобальне партнерство, узгоджені дії урядів, бізнесу та наукової спільноти, що набувають ключового значення для створення безпечного квантового майбутнього та сталої економіки. Нові методи вирішення завдань недоступні класичним комп'ютерним технологіям, генерують ресурси в умовах великих даних та квантового обчислення, що характеризуються високим рівнем динамізму та новизни.
У доповіді наголошено, що квантові технології та квантова інженерія є одними з ключових напрямів розвитку сучасної науки і техніки, особливо зважаючи на потенційно революційні їх застосування в оборонній сфері, медицині, а також у цифровій економіці. Зазначено, що подальший розвиток квантових технологій неможливий без фундаментальних досліджень у галузі фізики низьких температур. Наведено низку вагомих результатів за цим напрямом, отриманих науковцями Фізико-технічного інституту низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України у співпраці з іншими профільними академічними установами та університетами України. Як цитувати: Долбин О.В. Низькотемпературні аспекти квантових технологій: стан і перспективи інноваційного розвитку (стенограма наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 2 квітня 2025 р.). Вісник НАН України. 2025. № 7. С. 49—54. https://doi.org/10.15407/visn2025.07.049
У статті розглянуто ключові аспекти впливу квантових обчислень на сучасну інформаційну безпеку, а також потенційні наслідки їх впровадження у різних сферах суспільного життя. Зокрема, аналізуються ризики, які виникають через можливість зламу традиційних криптографічних алгоритмів, таких як RSA, DSA, ECC та інші, за допомогою квантових комп’ютерів, які здатні виконувати обчислення з небаченою швидкістю. Це створює загрозу для конфіденційності, цілісності та доступності інформації у фінансових, державних, військових та інших критично важливих системах. У роботі пропонуються шляхи вирішення проблем, пов’язаних із впровадженням стійкої до квантових атак криптографії. Описано перспективи використання алгоритмів, що базуються на ґратках, кодах корекції помилок, багатоваріантних рівняннях, ізогеній еліптичних кривих та інших підходах, здатних забезпечити довготривалу безпеку даних. Розглянуто міжнародні ініціативи щодо стандартизації постквантових криптографічних технологій, серед яких особливу роль відіграє програма NIST з розробки нових криптографічних стандартів.Окрему увагу приділено викликам, які постають перед країнами на національному рівні. Серед них – необхідність модернізації існуючих інформаційних систем, розробки нових стандартів кібербезпеки, підготовки спеціалістів у галузі квантових технологій, а також значні фінансові та організаційні витрати. Виокремлено ризики для фінансової, енергетичної, транспортної та державної інфраструктури, які є критично залежними від надійних криптографічних методів захисту. Стаття акцентує увагу на важливості міжнародної співпраці в умовах глобальних постквантових загроз. Запропоновано механізми міжнародного обміну досвідом, спільні дослідження та створення альянсів для прискорення впровадження стійких до квантових атак технологій. Розглянуто необхідність розробки нових стратегій кіберзахисту, які враховують виклики майбутнього та забезпечують стабільність сучасних інформаційних систем у постквантову еру