วิธีที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจคุกคามสมมติฐานด้านการเข้ารหัสในปัจจุบัน

คอมพิวเตอร์ควอนตัมกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วจากงานวิจัยทางทฤษฎีสู่การใช้งานจริง และผลกระทบต่อความปลอดภัยทางไซเบอร์นั้นมีนัยสำคัญ เมื่อเทคโนโลยีนี้ก้าวหน้าขึ้น มันก็สร้างคำถามสำคัญเกี่ยวกับความปลอดภัยของระบบการเข้ารหัสที่เป็นรากฐานของความเป็นส่วนตัวดิจิทัล ธุรกรรมทางการเงิน และความมั่นคงระดับชาติ การเข้าใจว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถคุกคามระบบเข้ารหัสในปัจจุบันได้อย่างไรจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับองค์กรและบุคลากรทั่วไป

พื้นฐานของการเข้ารหัสแบบสมัยใหม่

วิธีการเข้ารหัสส่วนใหญ่ในปัจจุบันอาศัยโจทย์ทางคณิตศาสตร์ที่ยากสำหรับเครื่องจักรคลาสสิกในการแก้ไขภายในเวลาที่สมเหตุสมผล เช่น การเข้ารหัส RSA ขึ้นอยู่กับความยากในการแยกตัวประกอบจำนวนเฉพาะขนาดใหญ่ ในขณะที่ cryptography วงรี (ECC) ขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของปัญหา logarithm แบบไม่ต่อเนื่อง ความเชื่อมั่นนี้ยังแข็งแรงเพราะเครื่องจักรคลาสสิกไม่สามารถดำเนินการแก้โจทย์เหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพในระดับใหญ่

แต่พื้นฐานด้านความปลอดภัยนี้ตั้งอยู่บนแนวคิดว่าการแก้โจทย์เหล่านี้เป็นไปไม่ได้หรือใช้เวลานานมาก—อาจใช้เวลาหลายศตวรรษหรือมากกว่านั้นด้วยเทคนิคในปัจจุบัน คอมพิวเตอร์ควอนตัมท้าทายสมมติฐานนี้โดยเสนอวิธีใหม่ในการจัดการกับโจทย์เหล่านี้ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น

คำอธิบายว่า คอมพิวเตอร์ควอนตัมทำลายระบบเข้ารหัสแบบเดิมอย่างไร

ภัยหลักจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมมาจากอัลกอริธึมเช่น อัลกอริธึมชอร์ (Shor’s Algorithm) ซึ่งถูกคิดค้นโดยนักเลขศาสตร์ Peter Shor ในปี 1994 อัลกอริธึมนี้ช่วยให้เครื่องจักรควอนตัมที่มีประสิทธิภาพเพียงพอสามารถแยกตัวประกอบจำนวนเต็มขนาดใหญ่อย่างรวดเร็วกว่าเครื่องคลาสสิกหลายเท่า เนื่องจาก RSA ขึ้นอยู่กับความยากในการแยกตัวประกอบจำนวนเต็มขนาดใหญ่ออกไปแล้ว อัลกอริธึมชอร์จึงทำให้ RSA ไม่ปลอดภัยอีกต่อไปเมื่อมีเครื่องจักรควอนตัมที่สามารถใช้งานได้จริงแล้ว

เช่นเดียวกัน ระบบ ECC ก็เสี่ยงต่อการถูกทำลาย เพราะมันขึ้นอยู่กับโจทย์ logarithm แบบไม่ต่อเนื่อง ซึ่งก็สามารถแก้ไขได้ด้วยอัลกอริธึมชอร์เช่นกัน ดังนั้น ระบบคริปโตกราฟีแบบเปิด (public-key cryptosystems) ที่นิยมใช้กันแพร่หลายบางระบบจะกลายเป็นโมฆะในโลกหลังยุคนักวิทยาศาสตร์ด้านข้อมูลและเทคนิคส์แห่งยุคนักเรียนรู้ที่จะสร้างและใช้งานเครื่องมือถอดรหัสด้วยเทคนิคขั้นสูงของควอนไทน์ หากไม่มีมาตราการรับมือก่อนหน้านั้น

ความเคลื่อนไหวล่าสุดด้านเทคนิคส์ต่อต้านแรงโจมตีจากควอนไทน์

แม้ว่าจะยังเผชิญหน้ากับภัยเหล่านี้ นักวิจัยและผู้นำภาคธุรกิจกำลังเร่งดำเนินงานเพื่อสร้างโซลูชั่นที่ต่อต้านแรงโจมตีจาก quantum:

• ชิปต่อต้าน Quantum: ในเดือน พฤษภาคม 2025 นักวิทยาศาสตร์จากสวิตเซอร์แลนด์ประกาศสร้าง QS7001 ซึ่งเป็นชิปต้นแบบออกแบบมาเพื่อรักษาข้อมูลให้ปลอดภัยจากภัยรุกรานของ quantum โดยเฉพาะ ชิปดังกล่าวตั้งเป้าที่จะนำเสนอโปรโต콜คริปโตกราฟีที่ยังปลอดภัยแม้อยู่ใต้แรงเสียดทานของผู้ไม่หวังดีระดับสูงสุด
• คริปโตกราฟีหลังยุคนักเรียนรู้ (Post-quantum cryptography, PQC): มีแนวโน้มทั่วโลกที่จะเร่งสร้างและนำเสนอชุดโปรโต콜ใหม่ ๆ ที่ออกแบบบนพื้นฐานของโจทย์ทางคณิตศาสตร์ซึ่งเชื่อว่าจะ resistant ต่อแรงโจมตีด้วย quantum เช่น คริปโตกราฟีบน lattice และ ลายเซ็นต์ hash-based โปรโต콜เหล่านี้ตั้งเป้าให้ได้รับการนำไปใช้แพร่หลายในวงธุรกิจ รัฐบาล ก่อนที่จะเกิดขึ้นจริงๆ ของเครื่องจักร Quantum ขนาดใหญ่

แม้ว่าจะมีความสำเร็จทั้งด้านเทคนิคและงานศึกษา แต่ก็ยังพบว่าการบูรณาการมาตราฐานใหม่เข้าสู่โครงสร้างพื้นฐานเดิมนั้นซับซ้อน เนื่องจากข้อจำกัดเรื่อง compatibility รวมถึงมาตราฐานกลางระดับโลกยังไม่ได้รับรองอย่างครบถ้วน

ความเสี่ยงหากไม่ได้เตรียมพร้อมรับมือกับ Threat จาก Quantum

หากเราไม่เตรียมหาวิธีรับมือก่อนที่จะเกิดขึ้นจริง การละเลยแนวโน้มนี้จะส่งผลเสียอย่างหนัก:

• ข้อมูลส่วนบุคลหรือข้อมูลธุรกิจลับ: หากข้อมูลถูกเก็บไว้ตอนนี้ แล้ววันหนึ่งกลุ่มผู้ไม่หวังดีสามารถถอดข้อความได้ ก็หมายถึงข้อมูลสำคัญต่าง ๆ จะถูกเปิดเผย
• ช่องโหว่ระบบเงินทุน: ธุรกิจต่าง ๆ ที่ใช้ระบบเข้ารหัสตามมาตราฐานปัจจุบัน เช่น การทำธุระกรรมผ่านออนไลน์ อาจตกอยู่ในภาวะเสี่ยง ถูกเจาะ หรือถูกปรับเปลี่ยน
• เรื่องความมั่นคงแห่งชาติ: การส่งสารสนเทศลับสุดยอด ของรัฐบาล หรือหน่วยงานต่างประเทศ ก็เสี่ยงโดนแฮ็ก หากฝ่ายตรงข้ามเริ่มใช้อุปกรณ์ถอดข้อความขั้นสูงก่อนที่จะมีมาตรกา รักษาความปลอดภัยทันที

นอกจากนี้ บางข้อมูลต้องรักษาความลับระยะยาว เช่น ประวัติสุขภาพ เอกสารราชกิจ หรือสายสัมพันธ์ทาง外交 ซึ่งหากเกิดช่องโหว่แต่เนิ่นๆ แม้จะเริ่มปรับปรุงแล้ว ก็ยังถือว่าเสี่ยงต่อผลกระทบระยะยาวอีกด้วย

ความท้าทายในกระบวนการเปลี่ยนผ่านสู่วิธีรักษาความปลอดภัยแบบ Quantum-safe

เปลี่ยนผ่านโครงสร้างพื้นฐานทั่วโลกเพื่อรองรับยุคนักเรียนรู้หลังยุคนั้น ต้องเผชิญหน้าด้วยข้อจำกัดหลายประเด็น:

1. มาตราฐานกลางระดับโลก: ต้องร่วมมือกันระหว่างประเทศ เพื่อกำหนด Protocols มาตรา ฐานครั้งเดียวกัน เช่น NIST
2. รายละเอียดในการติดตั้ง : ต้องลงทุนทั้ง R&D รวมถึง logistics สำหรับปรับแต่งฮาร์ดแวร์ ซอฟต์แวร์ ให้รองรับโปรโต คอลใหม่
3. Compatibility กับระบบเดิม : โปรแกรมหรือฮาร์ดแวร์รุ่นเก่า ต้องรองรับโปรแกรมรุ่นใหม่ โดยไม่ลดคุณภาพ หลีกเลี่ยง performance drop
4. เวลาในการเตรียมพร้อม : แม้ว่าประมาณการณ์ว่า เราใกล้เข้าสู่ช่วงเวลา เครื่องQuantum ขนาดใหญ่ สามารถใช้งานได้จริงประมาณปี 2030 แต่ก็ยังไม่มีใครรู้แน่ชัดเกี่ยวกับช่วงเวลาที่แท้จริง เนื่องจากข้อจำกัดด้านเทคนิคส์เกี่ยวข้อง กับ qubits จำนวนมาก

เมื่อรวมทุกองค์ประกอบแล้ว ด้วยตลาดพันล้านเหรียญ แนวโน้มเติบโตเร็ว จึงเห็นได้ว่าความเร่งรีบในการปรับตัวเพื่อรองรับสถานการณ์ดังกล่าว จึงมิใช่เรื่องเล่นๆ อีกต่อไป

เพื่อรักษาความเหนือกว่าเหนือ Threat จากเทคนิคส์ใหม่ อย่างเช่น คอมพิวเตอร์ควอนตัม จำเป็นต้องติดตามข่าวสาร เทียบเคียงแนวคิดล่าสุด พร้อมสนับสนุนงานวิจัย พัฒนามาตรราฐานคริปโตกราฟีหลังยุคนั้น เพื่อให้พร้อมสำหรับสถานการณ์ที่หลีกเลี่ยงไม่ได้—คือวันที่เราอาจต้องกลับมา rethink วิธีป้องกันดิจิทัลที่สุดไว้ใจที่สุดอีกครั้ง ท่ามกลางวิวัฒนาการทางเทคนิคส์ครั้งใหญ่นี้