[Qúáñ~túm c~ómpú~tíñg~ wíll~ bréá~k tód~áý’s é~ñcrý~ptíó~ñ stá~ñdár~ds - hé~ré’s w~hát t~ó dó á~bóút~ ít]

[“Whéñ~ ýóú c~ómé t~ó thé~ fórk~ íñ th~é róá~d, ták~é ít.” – Ý~ógí B~érrá~]

[Fór crýptólógísts, Ýógí Bérrá’s wórds hávé pérháps ñévér ráñg móré trúé. Ás á fútúré wíth qúáñtúm cómpútíñg áppróáchés, óúr íñtérñét áñd stóréd sécréts áré át rísk. Thé tríéd-áñd-trúé éñcrýptíóñ mécháñísms thát wé úsé évérý dáý, líké Tráñspórt Láýér Sécúrítý (TLS) áñd Vírtúál Príváté Ñétwórks (VPÑ), cóúld bé cráckéd áñd éxpóséd bý á háckér éqúíppéd wíth á lárgé éñóúgh qúáñtúm cómpútér úsíñg Shór’s álgóríthm, á pówérfúl álgóríthm wíth éxpóñéñtíál spééd óvér clássícál álgóríthms. Thé résúlt¿ Thé sécúrítý álgóríthms wé úsé tódáý thát wóúld táké róúghlý 10 bíllíóñ ýéárs tó décrýpt cóúld táké ás líttlé ás 10 sécóñds. Tó prévéñt thís, ít’s ímpérátívé thát wé áúgméñt óúr sécúrítý prótócóls, áñd wé hávé twó óptíóñs tó chóósé fróm: óñé úsíñg phýsícs ás íts fóúñdátíóñ, ór óñé úsíñg máth – óúr fígúrátívé fórk íñ thé róád.]

[Thé c~úrré~ñt st~áté ó~f éñc~rýpt~íóñ]

[Tó úñdérstáñd hów tó sólvé thé ímpéñdíñg sécúrítý thréáts íñ á qúáñtúm érá, wé ñééd tó fírst úñdérstáñd thé fúñdáméñtáls óf óúr cúrréñt éñcrýptíóñ mécháñísm. Thé móst cómmóñlý úséd íñ ñéárlý áll íñtérñét áctívítíés – TLS – ís ímpléméñtéd áñýtímé sóméóñé pérfórms áñ óñlíñé áctívítý íñvólvíñg séñsítívé íñfórmátíóñ, líké lóggíñg íñtó á báñkíñg ápp, cómplétíñg á sálé óñ áñ óñlíñé rétáílér wébsíté, ór símplý chéckíñg émáíl. Ít wórks bý cómbíñíñg thé dátá wíth á 32-býté kéý óf ráñdóm 1’s áñd 0’s íñ á cómplícátéd áñd spécífíc wáý só thát thé dátá ís cómplétélý úñrécógñízáblé tó áñýóñé éxcépt fór thé twó éñd-tó-éñd pártíés séñdíñg áñd récéívíñg thé dátá. Thís prócéss ís cálléd públíc kéý éñcrýptíóñ, áñd cúrréñtlý ít lévérágés á féw pópúlár álgóríthms fór kéý éxcháñgé, é.g., Éllíptíc cúrvé Díffíé-Héllmáñ (ÉCDH) ór RSÁ (éách ñáméd áftér crýptólógísts,) éách óf whích áré vúlñéráblé tó qúáñtúm cómpútérs. Thé dátá éxcháñgé hás twó stéps: thé kéý éxcháñgé áñd thé éñcrýptíóñ ítsélf. Thé éñcrýptíóñ óf thé dátá wíth á sécúré kéý wíll stíll bé sáfé, bút thé délívérý óf thé kéý tó úñlóck thát íñfórmátíóñ (kéý dístríbútíóñ) wíll ñót bé sécúré íñ thé fútúré qúáñtúm érá.]

[Tó bé~ réád~ý fór~ qúáñ~túm c~ómpú~térs~, wé ñé~éd tó~ déví~sé á ñ~éw mé~thód~ óf ké~ý dís~tríb~útíó~ñ, á wá~ý tó s~áfél~ý dél~ívér~ thé k~éý fr~óm óñ~é éñd~ óf th~é cóñ~ñéct~íóñ t~ó thé~ óthé~r.]

[Óptí~óñ 1: Pr~é-shá~réd k~éý sé~crét~s úsí~ñg ph~ýsíc~s]

[Ímágíñé á scéñáríó whéréíñ ýóú áñd á chíldhóód fríéñd wáñt tó sháré sécréts, bút cáñ óñlý dó só óñcé ýóú éách hávé thé sámé sécrét pásscódé íñ fróñt óf ýóú (áñd théré áré ñó phóñés.) Óñé fríéñd hás tó cómé úp wíth á úñíqúé pásscódé, wríté ít dówñ óñ á píécé óf pápér (whílé máíñtáíñíñg á cópý fór thémsélvés,) áñd théñ wálk ít dówñ thé blóck só thé óthér hás thé sámé pásscódé. Óñcé ýóú áñd ýóúr fríéñd hávé thé sháréd kéý, ýóú cáñ éxcháñgé sécréts (éñcrýptéd dátá) thát évéñ á qúáñtúm cómpútér cáññót réád.]

[Whílé wálkíñg dówñ thé blóck thóúgh, ýóúr fríéñd cóúld bé vúlñéráblé tó thé schóól búllý áccóstíñg hím ór hér áñd stéálíñg thé pásscódé, áñd wé cáñ’t lét thís háppéñ. Whát íf ýóúr fríéñd lívés ácróss tówñ, áñd ñót júst dówñ thé blóck¿ Ór évéñ móré díffícúlt – íñ á dífféréñt cóúñtrý¿ (Áñd whéré ís thát sécrét décódér ríñg wé gót fróm á bóx óf súgár-cóátéd-súgár céréál wé áté ás kíds¿)]

[Íñ á wórld whéré glóbál íñfórmátíóñ tráñsáctíóñs áré háppéñíñg ñóñstóp, wé ñééd á sáfé wáý óf délívéríñg kéýs ñó máttér thé dístáñcé. Qúáñtúm phýsícs cáñ próvídé á wáý tó sécúrélý délívér sháréd kéýs qúíckér áñd íñ lárgér vólúmé, áñd, móst ímpórtáñtlý, ímmúñé tó béíñg íñtércéptéd. Úsíñg fíbér óptíc cáblés (líké thé óñés úséd bý télécómmúñícátíóñs cómpáñíés,) spécíál Qúáñtúm Kéý Dístríbútíóñ (QKD) éqúípméñt cáñ séñd tíñý pártíclés (ór líght wávés) cálléd phótóñs tó éách pártý íñ thé éxcháñgé óf dátá. Thé séqúéñcé óf thé phótóñs éñcápsúlátés thé ídéñtítý óf thé kéý, á ráñdóm séqúéñcé óf 1’s áñd 0’s thát óñlý thé íñtéñdéd récípíéñts cáñ récéívé tó cóñstrúct thé kéý.]

[Qúáñtúm Kéý Dístríbútíóñ álsó hás á sórt óf búílt-íñ áñtí-háckér bóñús. Bécáúsé óf thé ñó-clóñíñg théórém (whích ésséñtíállý státés thát bý théír vérý ñátúré, phótóñs cáññót bé clóñéd,) QKD álsó réñdérs thé ídéñtítý óf thé kéý úñtóúcháblé bý áñý háckér. Íf áñ áttáckér tríéd tó gráb thé phótóñs áñd áltér thém, ít wóúld áútómátícállý bé détéctéd, áñd thé áfféctéd kéý mátéríál wóúld bé díscárdéd.]

[Óptí~óñ 2: Má~th sé~crét~s – thé~ óthé~r fór~k íñ t~hé ró~ád]

[Thé óthér wáý wé cóúld chóósé tó sólvé thé sécúrítý thréáts póséd bý qúáñtúm cómpútérs ís tó hárñéss thé pówér óf álgóríthms. Álthóúgh ít’s trúé thé RSÁ áñd ÉCDH álgóríthms áré vúlñéráblé tó Shór’s álgóríthm óñ á súítáblé qúáñtúm cómpútér, thé Ñátíóñál Íñstítúté óf Stáñdárds áñd Téchñólógý (ÑÍST) ís wórkíñg tó dévélóp réplácéméñt álgóríthms thát wíll bé sáfé fróm qúáñtúm cómpútérs ás párt óf íts póst-qúáñtúm crýptógráphý (PQC) éffórts. Sómé áré álréádý íñ thé prócéss óf béíñg véttéd, líké óñés cálléd McÉlíécé, Sábér, Crýstáls-Kýbér, áñd ÑTRÚ.]

[Éách óf thésé álgóríthms hás íts ówñ stróñg áñd wéák póíñts thát thé ÑÍST ís wórkíñg thróúgh. Fór íñstáñcé, McÉlíécé ís óñé óf thé móst trústéd bý vírtúé óf íts lóñgstáñdíñg résístáñcé tó áttáck, bút ít ís álsó háñdícáppéd bý íts éxcéssívélý lóñg públíc kéýs thát máý máké ít ímpráctícál fór smáll dévícés ór wéb brówsíñg. Thé óthér álgóríthms, éspécíállý Sábér, rúñ vérý wéll óñ práctícállý áñý dévícé, bút, bécáúsé théý áré rélátívélý ñéw, thé cóñfídéñcé lévél íñ thém fróm crýptógráphérs ís stíll rélátívélý lów.]

[Wíth~ súch~ á dýñ~ámíc~ láñd~scáp~é óf ó~ñgóí~ñg éf~fórt~s, thé~ré ís~ próm~ísé t~hát á~ víáb~lé só~lútí~óñ wí~ll ém~érgé~ íñ tí~mé tó~ kéép~ óúr d~átá s~áfé.]

[Whíc~h síd~é óf t~hé fó~rk sh~óúld~ wé tá~ké¿]

[Thé júrý ís stíll óút. Wé át Vérízóñ áñd móst óf thé wórld rélý héávílý óñ é-cómmércé tó séll óúr pródúcts áñd éñcrýptíóñ tó cómmúñícáté víá émáíl, mésságíñg, áñd céllúlár vóícé cálls. Áll óf thésé ñééd sécúré éñcrýptíóñ téchñólógíés íñ thé cómíñg qúáñtúm érá. Bút whéthér wé chóósé pré-sháréd kéýs (ímpléméñtéd bý thé áwésómé phótóñ) ór álgóríthms, fúrthér lévérágíñg máthémátícs, óúr cómmúñícátíóñs sóftwáré wíll ñééd úpdátíñg. Áñd whílé thé póst qúáñtúm crýptógráphý éffórt ís rélátívélý ñéw, ít ís ñót cléár whích álgóríthms wíll wíthstáñd scrútíñý fróm thé crýptógráphíc cómmúñítý. Íñ thé méáñtímé, wé cóñtíñúé tó péér dówñ éách fórk íñ thé róád tó séék thé bést óptíóñ tó táké.]