В роботі досліджено проблематику формування моделей довіри та безпеки в мультидоменних квантово-мережевих інфраструктурах у контексті розвитку паралельних та розподілених обчислень. Обґрунтовано необхідність переходу до адаптивних гібридних підходів, що поєднують квантові та класичні механізми захисту. Розглянуто роль квантового розподілу ключів, постквантової криптографії та Zero Trust архітектур у забезпеченні міждоменної взаємодії. Визначено ключові виклики, пов’язані з масштабованістю, інтероперабельністю та стійкістю до квантових і класичних атак.
В роботі досліджено проблематику формування моделей довіри та безпеки в мультидоменних квантово-мережевих інфраструктурах у контексті розвитку паралельних та розподілених обчислень. Обґрунтовано необхідність переходу до адаптивних гібридних підходів, що поєднують квантові та класичні механізми захисту. Розглянуто роль квантового розподілу ключів, постквантової криптографії та Zero Trust архітектур у забезпеченні міждоменної взаємодії. Визначено ключові виклики, пов’язані з масштабованістю, інтероперабельністю та стійкістю до квантових і класичних атак.
В роботі досліджено квантові алгоритми консенсусу та Byzantine-узгодження в контексті розподілених квантово-мережевих систем. Обґрунтовано доцільність використання квантової заплутаності як додаткового ресурсу координації між вузлами, що дозволяє підвищити стійкість протоколів до відмов і зловмисних дій. Розглянуто гібридні квантово-класичні механізми узгодження, які поєднують локальні квантові операції з класичним обміном повідомленнями. Визначено ключові науково-технічні виклики, зокрема забезпечення масштабованості, формальної верифікації, стійкості до шумів та оптимізації комунікаційної складності протоколів у квантових мережах нового покоління.
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
В дослідженні розглянуто концепцію не локальних квантових обчислень як заплутано-орієнтовану модель організації розподілених обчислювальних систем. Обґрунтовано, що базовим ресурсом обчислювального процесу виступає квантова заплутаність, яка забезпечує реалізацію нелокальних кореляцій та дозволяє декомпозувати складні алгоритми на сукупність локальних операцій і вимірювань. Показано, що структура заплутаних станів визначає архітектуру обчислювальної системи та виступає ключовим чинником масштабованості. Визначено актуальні науково-технічні виклики, пов’язані з генерацією багатовузлової заплутаності, забезпеченням стійкості до шумів та реалізацією відмовостійких протоколів у розподілених квантових середовищах.
Дана робота присвячена дослідженню викликів, які постають перед сучасною кібербезпекою у зв’язку з розвитком квантових обчислень. Розглядається вразливість традиційних алгоритмів шифрування, таких як RSA та ECC, перед алгоритмом Шора. Основна увага приділяється концепції постквантової криптографії (PQC) та аналізу нових математичних підходів, що здатні протистояти квантовим атакам. Досліджується необхідність своєчасного переходу на нові стандарти безпеки в інженерній практиці.
У роботі наведено огляд та аналіз поточного стану стандартизації посткватової криптографії.Розвиток квантових комп'ютерів загрожує безпеці криптографічних алгоритмів, які застосовуються сьогодні.Щоб протистояти цій загрозі, була започаткована область постквантової криптографії.Але розгортання нових криптографічних систем потребує багато часу та зусиль.Таким чином, політики та власники систем повинні підготуватися.Наразі органи стандартизації продовжують стандартизувати протоколи, створені з використанням доквантових систем, які не витримають квантових атак.До таких протоколів доцільно застосовувати концепції гібридних систем (подвійне шифрування, подвійний KEM, подвійні підписи тощо).Однак цього немає в поточному плані.Тому рекомендується враховувати постквантову інтеграцію при розробці нових стандартів або оновленні існуючих.Ключові слова: постквантова криптографія; цифровий підпис; механізм встановлення ключа (KEM), квантовобезпечний Вступ.Криптографія є вирішальним інструментом для безпеки сучасного цифрового суспільства і використовується практично всюди.Розвиток квантових комп'ютерів загрожує безпеці криптографічних алгоритмів, які застосовуються сьогодні.Щоб протистояти цій загрозі, була започаткована область постквантової криптографії.Постквантова криптографія -це область криптографії, в якій системи вивчаються за припущення безпеки, що криптоаналітик має квантовий комп'ютер, тоді як користувач має бути звичайним користувачем сучасних систем без квантових можливостей.На даний момент існуючі квантові комп'ютери недостатньо великі, щоб становити загрозу сучасній криптографії.Однак розгортання нових криптографічних систем забирає багато часу та зусиль, і тому важливо мати заміни ще до того, як з'являться великі потужні квантові комп'ютери.Але як показує практика, просто взяти і замінити існуючі стандарти та протоколи на постквантові не так легко і є багато складнощів: необхідно визначити нові моделі безпеки, розробити нові методи доказів, тощо. Родини постквантових алгоритмівНаразі у світі триває кілька великих конкурсних процесів задля знаходження ефективних постквантових алгоритмів шифрування та підписів, основним з яких УДК 004.056.55
У роботі розглянуто сучасний стан гібридних квантово-класичних систем штучного інтелекту. Водночас сучасні квантові пристрої класу NISQ мають низку обмежень: шум квантових операцій, обмежену кількість кубітів, малу глибину квантових схем, відсутність повної корекції помилок і складність завантаження класичних даних у квантове представлення. Обґрунтовано, що за таких умов квантовий компонент доцільно розглядати не як повну заміну класичної моделі, а як спеціалізований елемент гібридної системи. Розглянуто основні методи гібридного квантово-класичного підходу, зокрема варіаційні квантові алгоритми, кодування даних, класичну оптимізацію та повторне завантаження даних. Окрему увагу приділено потенційному інструментарію для реалізації таких систем, зокрема Qiskit, PennyLane, Cirq, scikit-learn і MLflow.