Kvanttilaskentateknologian syntyminen vaarantaa monia nykyisiä salausalgoritmeja, erityisesti julkisen avaimen salausalgoritmeja, joita käytetään laajalti digitaalisen tiedon suojaamiseen. Tätä varten tietoturva-asiantuntijat ympäri maailmaa kehittävät parhaillaan teknisiä standardeja "postkvanttista kryptografiaa" varten ja analysoivat monia haasteita, jotka liittyvät siirtyminen julkisen avaimen salausinfrastruktuurista taaksepäin kvanttik kryptografiaan. Yksi niistä on kvanttisalausmenetelmien korkeat laskennallinen vaatimukset. Nyt Münchenin tekniisen yliopiston tietoturvaprofessori Georges Siegelin johtama tiimi on suunnitellut ja rakentanut sirun, joka voi tehokkaasti soveltaa postkvanttista kryptografiaa.
Siru on niin sanottu sovelluskohtainen integroitu piiri, joka yleensä suunnitellaan ja valmistetaan vastaamaan käyttäjän vaatimuksia ja tietyn elektronisen järjestelmän tarpeita. Avoimen lähdekoodin RISC - V -standardiin perustuva Siegel-tiimi muutti sirun suunnittelua ja soveltaa laitteiston ja ohjelmiston yhteissuunnittelumenetelmää muokkaamalla ydintä ja nopeuttamalla tarvittavaa laskentatoimintoa erityisohjeita sekä laajentamalla suunniteltuja erityisiä laitteistokiihdyttimiä, tekee kvanttisalauksesta sen jälkeen, kun uusi siru voi saavuttaa paremman suorituskyvyn.
Uutta sirua voidaan käyttää paitsi kybern, lupaavimman ehdokkaan kanssa postkvanttiseen kryptografiaan, myös SIKE:n kanssa, joka on vaihtoehtoinen algoritmi, joka vaatii enemmän laskentatehoa. Siru käyttää Kyber-salausta noin 10 kertaa nopeammin ja kuluttaa noin kahdeksan kertaa vähemmän energiaa kuin kokonaan ohjelmistoratkaisuun perustuva siru. SIKE-salauksen käyttö on kuitenkin 21 kertaa nopeampaa kuin sirut, joissa käytetään vain ohjelmistoratkaisuja. Koska SIKE nähdään lupaavana vaihtoehtona. Jos siruja käytetään pitkään, tällaiset varotoimet ovat järkeviä.
Niin sanotut rautatroijalaiset ovat myös kasvava uhka postkvanttien kryptografialle, tutkijat uskovat. Tällä voi olla vakavia seurauksia, jos hyökkääjä onnistuu upomaan Troijan piirit sirusuunnitteluun ennen sen valmistusta tai sen aikana. "Tähän asti tiedämme hyvin vähän siitä, miten todelliset hyökkääjät käyttävät laitteistotroijalaisia", Siegel selitti. Suojatoimenpiteiden kehittämiseksi asetamme itsemme hyökkääjien kenkiin, kehitämme ja piilotamme troijalaisen itse. Siksi rakensimme neljä troijalaista ja laitoimme ne sitten kvanttisiruumme, ja ne toimivat hyvin eri tavalla."
Seuraavien kuukausien aikana Siegel ja hänen tiiminsä keskittyvät testaamaan sirun salausominaisuuksia sekä laitteistotroijalaisen toimivuutta ja todennettavuutta. Segal on kehittänyt uuden tekoälyohjelman, joka voi selvittää insinöörin rekonstruoimaan sirun tarkan toiminnan, jopa ilman saatavilla olevaa dokumentaatiota. Monimutkaisen prosessin kautta sirun sisällä olevat johdinkiskot kiillotetaan kerros kerrokselta, ja jokainen kerros valokuvataan. Tämän jälkeen käytetään tekoälyohjelmaa sirun tarkan toiminnan rekonstruoimiseksi. "Tämä rekonstruktio voi auttaa tunnistamaan sirukomponentteja, joiden toiminnot eivät liity varsinaiseen tehtävään ja jotka voidaan upottaa niihin", Siegel sanoi. Tällaisesta prosessista voisi jonain päivänä tulla standardi irtotavaratilausten pistokokeille. Yhdistettynä tehokkaaseen postkvanttiseen salaukseen voimme tehdä laitteistoista tehtaissa ja autoissa turvallisempia."