Когда наконец появятся первые квантовые компьютеры, они будут занимать целые комнаты, охлаждаться до крайних температур и стоить невероятно дорого. А потому у большинства организаций, которые хотели бы воспользоваться уникальными возможностями таких машин, собственного квантового компьютера не будет.

Первое время корпоративные заказчики, скорее всего, будут покупать машинное время таких компьютеров и взаимодействовать с ними удаленно через Интернет. Учитывая конфиденциальный характер данных и программ, с которыми будут работать квантовые компьютеры, трудно не задаваться вопросами безопасности таких вычислений.

До недавнего времени считалось невозможным поддерживать полностью защищенную связь с квантовым компьютером, не имея выделенной квантовой сети передачи данных. Но в докладе, опубликованном в журнале Physical Review X, ученые Мельбурнского королевского технологического университета, Национального университета Сингапура и Сингапурского университета технологий и проектирования объявили о вероятности того, что и «классический» пользователь мог бы скрыть вычисления от квантового сервера.

Работа вслепую

Доклад озаглавлен «Неоднозначность последовательности операций: классический путь к слепым квантовым вычислениям».

Чтобы безопасно выполнять вычисления на удаленном квантовом компьютере, нужно решить две основные проблемы, связанные с безопасностью, отмечают исследователи.

«Проблема приватности состоит в том, что суть вычислений, а также программа и ее входные данные должны оставаться тайной даже для самого сервера, — пишут составители доклада. — Есть также проблема корректности: вредоносный сервер может вмешаться в вычисления пользователя, отправив ему недостоверный результат, поэтому в идеале должна быть возможность распознавания такого поведения».

Для этого необходимы протоколы слепых квантовых вычислений. В предыдущих исследованиях такие протоколы предлагались, но для них требовалось, чтобы как минимум два участника системы обладали квантовыми возможностями.

Устранение этого требования и предоставление возможности «классическому» пользователю взаимодействовать с одиночным квантовым сервером позволило бы существенно повысить практическую применимость удаленных квантовых вычислений, полагают исследователи.

Протокол, предложенный авторами доклада, использует неоднозначность маршрута информации в квантовом компьютере, работающем по принципу измерения. Как объясняют ученые, в случае применения их метода квантовая система не может установить, какие кубиты использовались для ввода, какие для операций, а какие — для вывода, при этом огромное число возможных последовательностей защищает от попыток обратной инженерии.

Полученные результаты «указывают на заманчивую вероятность того, что классический пользователь мог бы скрыть вычисление от квантового сервера», добавляют они.

Защищенное квантовое облако

В ряде ИТ-компаний уже объявили о намерениях дистанционно предоставлять услуги квантовых вычислений.

В IBM с мая прошлого года предоставляют облачный доступ к своему квантовому компьютеру из пяти кубитов исследовательским учреждениям. В корпорации также объявили, что в рамках программы Q в этом году начнут предлагать платный сервис квантовых вычислений и соответствующие консультации.

В мартовской редакционной статье в журнале Nature специалисты лаборатории квантовых вычислений и искусственного интеллекта Google написали, что в компании собираются поддержать исследования, предлагая доступ к квантовым процессорам Google через облачные сервисы. Публикация называлась «Коммерциализация квантовых технологий в пятилетний срок».

В августе ведущий научный сотрудник телекоммуникационного оператора Telstra Хью Брэдлоу сообщил, что в компании рассчитывают когда-нибудь предложить квантовые вычисления в виде сервиса.

Telstra — крупнейший инвестор Центра квантовых вычислений и технологий связи Университета Нового Южного Уэльса. В конце 2015 года в компании объявили, что собираются в течение десяти лет вложить 10 млн долл. в финансирование работы центра.

«Существует целый ряд применений квантового компьютера, ради которых им захотят воспользоваться наши клиенты, — уверен Брэдлоу. — Но им понадобится большая поддержка со стороны оператора — сами они не смогут работать с оборудованием, так как оно очень сложное, ему нужна особая холодильная техника и так далее».

Провайдерам коммерческих сервисов квантовых вычислений придется прилагать не меньше усилий к обеспечению конфиденциальности и безопасности, чем нынешним операторам облачных сервисов. Огромным подспорьем в этом станут протоколы, описанные исследователями.

«Мы не предлагаем полноценное решение, — говорится в докладе, — но полученные результаты свидетельствуют о возможности сделать защищенные квантовые вычисления доступными более широкому кругу людей с использованием существующей телекоммуникационной инфраструктуры».

Подводный волоконно-оптический кабель, опоясавший половину земного шара, доставляет данные на компьютер в световой форме в считанные мгновения. Но для того чтобы успевать их обработать, скорость передачи необходимо замедлять.

Организовать управление фотонами (элементарными световыми частицами, или фотонами, на уровне микрочипа весьма затруднительно, поэтому сейчас они преобразуются в электроны. Однако такое преобразование требует существенных затрат энергии, приводит к выделению большого количества тепла, а по мере усложнения систем и увеличения объемов данных устройства становятся слишком громоздкими, дорогими и крайне восприимчивыми к электромагнитному излучению.

Фотонные чипы (photonic integrated circuit, PIC), разрабатываемые такими корпорациями, как IBM и Intel, обещают нам новую парадигму обработки информации. Потенциал их применения в телекоммуникационной отрасли, волоконно-оптических сетях и облачных ЦОД огромен. Но есть одна проблема: свет движется слишком быстро.

«Для коммерческого использования фотонные данные на чипе необходимо замедлять, с тем чтобы их можно было эффективно обрабатывать, маршрутизировать, хранить и обеспечивать доступ к ним, – пояснил Мориц Мерклейн из центра CUDOS (ARC Centre of Excellence for Ultrahigh bandwidth Devices for Optical Systems).

Вместе со своей коллегой, доктором Биргит Стиллер, он впервые продемонстрировал решение, наделавшее много шуму в исследовательском сообществе. В ходе демонстрации фотоны преобразовывались в звуковую форму, и вследствие этого их прохождение задерживалось.

«Данные в акустическом виде передаются на пять порядков медленнее, чем в световом, – пояснила Стиллер, научный сотрудник Университета Сиднея, являющаяся руководителем проекта. – Те же различия мы наблюдаем у грома и молнии».

Исследователи, работающие в Школе физики и Центре нанонаук при Университете Сиднея, где располагается и CUDOS, существенно замедлили прохождение информации, преобразовав ее с помощью интегральной схемы из световых волн в звуковые волны.

«Созданный внутри чипа акустический буфер кардинально расширяет наши возможности в части управления данными», – заявил Мерклейн.

Чип был изготовлен в филиале CUDOS – Центре лазерной физики Австралийского национального университета — и стал первым опытом подобного рода.

«Хранение или задержка оптических сигналов открывает путь к дальнейшим исследованиям, а возможности оптической обработки и организации взаимодействия при помощи света расширяются, – указывают авторы статьи «A chip-integrated coherent photonic-phononic memory», опубликованной в журнале Nature Communications. – Оптический буфер, способный поддерживать когерентность оптического сигнала и операции с волнами разной длины, значительно раздвигает нынешние рамки фотонных интегральных схем и оптических соединений».

Проводившиеся в последние годы исследования помогли значительно увеличить время хранения фотонов в звуковых вибрациях и обеспечить когерентность при выполнении обратного преобразования, но из-за существующих ограничений практическое применение подобных средств сдерживалось.

Чтобы быть полезным, буфер должен поддерживать пропускную способность на уровне хотя бы 1 ГГц, объединять несколько каналов с волнами разной длины и встраиваться в чип.

В ходе демонстрации в Сиднее исследователи сумели преодолеть мешающие ограничения. Очень немаловажно и то, что предложенный ими метод работает при комнатной температуре и обеспечивает простую интеграцию с другими компонентами микрочипа.

«Наша система не ограничена узкой полосой пропускания, – указала Стиллер. – Это позволяет нам сохранять и извлекать информацию, одновременно используя волны разной длины, что значительно повышает эффективность устройства».

Некоторые исследователи XXI век называют веком нанофотоники. Соответствующие технологии находят применение в телекоммуникационных сетях и радарах, используются при диагностике заболеваний и для сокращения энергопотребления устройств и ЦОД.

«Мы сделали очень важный шаг вперед в области обработки оптической информации, – подчеркнул директор CUDOS и соавтор исследования профессор Бенджамин Эглтон. – Новая концепция отвечает всем требованиям оптических коммуникационных систем нынешнего и будущих поколений».

«Власти сумели убедить многих россиян в том, что цензура экстремистского контента помогает защищать население, хотя экстремистские ярлыки зачастую навешиваются на вполне легитимную оппозицию или на мнения, противоречащие официальной политике», – заявила профессор Ольга Каменчук, соавтор исследования, результаты которого опубликованы в Social Science Quarterly.

Исследование базируется на проведенном в 2014 году опросе, в котором принял участие 1601 гражданин России. Респондентам предлагалось высказать свое мнение об Интернете и СМИ, о рисках, которые несет в себе Интернет, и об отношении к политической цензуре в Интернете.

Россияне, следящие за телевизионными новостями, чаще воспринимают Интернет как угрозу и соглашаются с тем, что онлайн-ресурсы используются другими странами против России. По их мнению, Интернет угрожает политической стабильности внутри страны.

Неудивительно, что те, кто воспринимает Интернет как угрозу, поддерживают цензуру в Сети.

«Это действительно очень мощный механизм, – заявил еще один соавтор исследования, профессор Эрик Нисбет. – Государству, вместо того чтобы полагаться на законодательные или технологические барьеры, выставляемые на пути распространения контента, который ему не нравится, нужно выстраивать психологический сетевой экран, с тем чтобы у каждого человека сформировалась своя внутренняя цензура. Люди сообщают, что не заходят на определенные сайты потому, что они, в соответствии с официальной позицией, наносят им вред».

Сегодня граждане при желании вполне могут обходить блокировку правительством сайтов из черного списка, хотя это и считается незаконным. Тем не менее, несмотря на такую возможность, они предпочитают игнорировать такие сайты.

«В стране есть оппозиционное телевидение, радио и газеты, которые не заблокированы госструктурами, – указал Нисбет. – И люди свободно могут найти их. Но наше исследование показывает, что многие склонны добровольно игнорировать соответствующие источники. Преодолеть психологический сетевой экран сложнее, чем юридические или технологические барьеры. Что, например, делать с менталитетом, положительно оценивающим цензуру?»

По данным правозащитной группы «Агора», число случаев блокировок такого рода увеличилось с 2014-го по 2015 год в девять раз, с 1019 до 9022. По оценкам Human Rights Watch, 85% приговоров, вынесенных с 2014-го по 2016 год за «экстремистскую деятельность», было связано с Интернетом. При этом в качестве меры наказания назначались как штрафы или общественные работы, так и лишение свободы.

В июле президент Путин подписал закон, запрещающий VPN-сервисы и сеть Tor, позволявшие интернет-пользователям получать доступ к запрещенным сайтам. Этот закон должен вступить в силу в ноябре. Еще один закон, вступающий в действие в январе, запрещает анонимное использование мессенджеров.

С точки зрения добывания денег – а это единственная мотивация большинства авторов программ-вымогателей – вирус Petya оказался не слишком удачным.

На кошелек биткойна, указанный на экранах блокировки компьютеров в Украине, России, Западной Европе и Австралии было переведено всего 3,99 биткойна – около 13,5 тыс. долл.

Вскоре после того, как организации начали сообщать об атаке программы-вымогателя, адрес электронной почты для пересылки идентификатора кошелька биткойна и «персонального ключа установки», был заблокирован провайдером. Это исключило возможность получения ключа для дешифровки и лишило пострадавших какого-либо стимула выплачивать выкуп.

Создание оружия, мощности которого оказалось достаточно для отключения систем правительственных организаций и глобальных компаний, принесло его создателям сумму, которой хватит разве что на покупку подержанного автомобиля.

Довольно скудные средства, полученные вымогателями, в сочетании с тем, что приступить к расшифровке дисков жертв оказалось невозможно, заставили специалистов по кибербезопасности прийти к выводу, что деньги, возможно, были здесь не главным мотивом. Попытки вымогательства, по их мнению, являлись всего лишь прикрытием для чего-то гораздо более зловещего.

В эпицентре событий

Во вторник утром вице-премьер правительства Украины Павел Розенко написал в Twitter, что компьютерные системы секретариата кабинета министров выведены из строя.

Затем стали поступать сообщения о том, что украинские банки, киевский аэропорт Борисполь и энергетические компании "Киевэнерго" и "Укрэнерго" также являются жертвами вируса-вымогателя, известного как Petya, ExPetr, Petrwrap, GoldenEye и NotPetya.

Благодаря способности вируса Petya к самовоспроизводству он очень быстро оказался в США, большинстве стран Европы, Китае и Австралии. И хотя управлять распространением выпущенного на волю вируса практически невозможно, Украина, несомненно, находилась в самом его эпицентре.

Первоначальным источником распространения Petya, по оценкам Symantec, стал популярный на Украине пакет бухгалтерского и налогового программного обеспечения MEDoc.

Анализ, проведенный в «Лаборатории Касперского», показал, что 60% от общего числа заражений произошло непосредственно на территории страны, а немногим более 30% затронуло соседнюю Россию. Согласно исследованию Symantec, пострадало почти 140 украинских организаций, больше, чем в любой другой стране.

Так являлся ли выкуп целью авторов вируса? Здесь есть серьезные сомнения.

Заключение специалистов

Изучение Petya в «Лаборатории Касперского» и компании Comae показывает, что вирус никогда не смог бы расшифровать зашифрованную им информацию. Да его авторы и не стремились к этому.

«Главной целью атаки ExPetr являлись не финансовые мотивы, а причинение разрушений», – указал Антон Иванов из «Лаборатории Касперского».

«Если первоначальная версия Petya, запущенная в прошлом году, модифицировала диск, но позволяла эти изменения впоследствии отменить, то Petya-2017 наносил диску фатальный ущерб, не поддающийся восстановлению, – подчеркнул в своем блоге Мэтт Сюиш из Comae. – Определенно, Petya выполнял запись на диск, чтобы стереть находящиеся там данные, а требование выкупа было лишь маскировкой».

Программы-вымогатели шифруют файлы, чтобы расшифровать их после получения выкупа, тогда как программы-уничтожители работают совсем по-другому.

«Цель уничтожителя заключается в том, чтобы причинить урон и разрушения, – добавил Сюиш. – Другие намерения. Другая мотивация. Другое поведение. Программы-вымогатели имеют возможность отменить внесенные изменения (восстановить главную загрузочную запись MBR, как это делал Petya-2016, или расшифровать файлы, если жертва внесет выкуп), а уничтожители просто разрушают данные, исключая возможность их восстановления».

Манера вымогателей предполагает «управление публикациями в СМИ, привлечение внимания к некой таинственной группе хакеров, а не к атакующим, работающим на государство».

Выявить лиц, стоящих за кибератакой, очень сложно, что является дополнительным свидетельством поддержки со стороны государства. Тем не менее, если исходить из того, что главная цель атаки на Украине заключалась в причинении ущерба, время для этого оказалось весьма символичным: в стране отмечается День конституции.

Что касается ущерба, нанесенного в Австралии, это всего лишь отголоски сражения, идущего на другом конце мира.