Technologie zítřka - tým, který posouvá Brno na mapu kvantového světa
Brněnští vědci v čele s profesorem Janem Hajným ukázali šifrátor budoucnosti. Odolá i útokům kvantových počítačů.
"Kvantové hrozby už nejsou sci-fi. Již nyní však máme technologie, které jim odolají."
prof. Ing. Jan Hajný, Ph.D.
Brněnští vědci představili šifrátor budoucnosti
Brno znovu dokazuje, že je městem technologií. Vědci z Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií VUT představili zařízení, které může zásadně změnit způsob, jak chráníme citlivá data. Nový hybridní šifrátor kombinuje principy kvantové fyziky a moderní postkvantové algoritmy, takže zvládne odolat i útokům extrémně výkonných kvantových počítačů, které se teprve začínají rodit.
Kvantová budoucnost klepe na dveře
Současné šifrování funguje skvěle - tedy dokud nepřijdou kvantové počítače. Ty by jednou mohly prolomit dnešní zabezpečení během několika minut. Právě proto se po celém světě pracuje na postkvantových technologiích. Brněnští vědci teď vyvinuli řešení, které kombinuje to nejlepší z obou světů.
Technologická budoucnost
Ať už se jedná o státní úřady, zdravotnictví nebo kritickou infrastrukturu, bezpečnost dat je vždy zásadní. A budou to právě ty technologie, které nyní vznikají ve výzkumných laboratořích VUT, které mohou jednou chránit informace i vůči hrozbám kvantových počítačů. Brno tak znovu potvrzuje, že jeho technologická budoucnost je - stejně jako postkvantové šifrování - mimořádně zajímavá.
Řešitelský tým profesora Hajného z VUT Brno byl letos nominován za vynikající výsledky v oblasti bezpečnostního výzkumu s projektem Kybernetická bezpečnost sítí v postkvantové éře na Cenu ministra vnitra 2025. V silné konkurenci získal 2. místo.
prof. Ing. Jan Hajný, Ph.D.
S profesorem Hajným o kvantových technologiích, Brně a o tom co mu momentálně dělá největší radost.
Proč je dnes potřeba řešit kvantovou bezpečnost, když plnohodnotné kvantové počítače ještě neexistují?
Z pohledu praktické bezpečnosti existuje útok "Harvest now, decrypt later", tedy zaznamenání šifrovaných dat nyní a prolomení až k tomu budou prostředky. Data mohou mít pro útočníky cenu řadu let a jakmile je jednou odchytí zašifrované slabou šifrou, již je nemůžeme dále chránit. Proto je třeba začít s přechodem na postkvantovou kryptografii již nyní, i přesto, že kvantové počítače nyní schopnost prolomit šifry nemají.
Jak si představujete praktické využití těchto technologií v příštích pěti až deseti letech?
Systémy zabezpečené postkvantovou kryptografií se již v praxi objevují, běžně je používáme, aniž bychom o nich věděli. V budoucnu se bude pouze zvětšovat jejich zastoupení, až nahradí současné šifry úplně.
Jsou vaše výsledky již nyní uplatnitelné v praxi?
Mezi naše hlavní výsledky z posledních let patří právě postkvantový šifrátor. Ten je nyní ve formě funkčního vzorku, tedy zařízení, které plně funguje a je otestováno v experimentálním prostředí. Nyní zahajujeme technologický transfer, tedy přechod v reálný produkt, který si bude moci kdokoliv zakoupit a používat. Z pohledu technologie je však již zařízení připraveno.
Mohl byste vysvětlit laikovi, jak Váš šifrátor funguje?
V současnosti si lze šifrátor představit jako určitou bránu pro síťový provoz, která ještě před odesláním dat do Internetu vše zašifruje a přenese bezpečně k cíli, kde druhý šifrátor data dešifruje do čitelné podoby. Jedná se o malé a jednoduše nastavitelné zařízení, které lze zájemcům na FEKT VUT demonstrovat. V případě větších organizací, pro něž jsou tyto vysokorychlostní šifrátory navrženy, se lze i domluvit na spolupráci a pomoci při přechodu na kvantově odolné komunikační systémy.
Jaké technologie podle vás změní svět v době, kdy budou kvantové počítače skutečně fungovat naplno?
Stále je otázkou, jak dlouho bude vývoj "plného" kvantového počítače trvat a zda vůbec někdy tohoto stavu dosáhne. Pokud ano, současná kryptografie se změní téměř celá - bude muset přejít na postkvantové algoritmy. Kvantové počítání však není pouze hrozbou, velmi pozitivní dopady může mít např. v medicíně, chemii atp.
Co vás nejvíc překvapilo na týmech, se kterými spolupracujete - máte nějaký moment, na který nezapomenete?
Spolupracujeme s celou řadou partnerů, jak v ČR, tak v zahraničí. Měl jsem možnost vidět laboratoře a komunikovat s týmy, které představují špičku v oboru, ať už v USA, Japonsku či Evropě. A největším překvapením pro mě je, že ty špičkové se od sebe zásadně neliší stylem práce ani vybavením a lze je nalézt ve všech zemích, i těch menších. ČR samozřejmě není výjimkou, naopak, máme mnoho co nabídnout zejména v počítačových technologiích.
Co je podle vás největší mýtus, který o kvantových technologiích koluje?
Jako kvantová technologie je dnes označována celá řada zařízení a postupů, v mnoha případech však nemají s kvantovou fyzikou a jejími principy mnoho společného. Je třeba odlišovat kvantové počítání a kvantové komunikační infrastruktury, které využívají fyzikální jevy, a například postkvantovou kryptografii, která je založena na matematice.
Existuje v kvantové komunikaci něco, co vás pořád mate - ale před studenty se tváříte, že to máte "zcela pod kontrolou"?
Kvantová fyzika je obecně matoucí, nebo alespoň není přímo intuitivní. Dějí se tam věci, které v běžném světě nevidíme a ty jsou pak základem pro zajištění naší bezpečnosti, což se může zdát trochu podezřelé. A samozřejmě cílem celé disciplíny kryptografie je mást, tedy alespoň útočníky.
Jaké technologii sám prostě nevěříte?
Ne, že bych jim nevěřil, ale některé technologie nepovažuji zatím za zcela dozrálé pro praktické použití v kybernetické bezpečnosti. V kontextu kryptografie to může být například kvantové ustanovení klíčů (QKD) či některé rodiny postkvantových šifer.
Co vás láká na bezpečnostním výzkumu?
Jedná se o oblast, ve které se dá přímo aplikovat výzkum v oblasti moderní kryptografie. Zároveň jde o velmi dynamickou disciplínu, která se stále rychle mění.
Na co jste ve své kariéře nejvíc pyšný - a co by vás potěšilo, kdyby vám lidé říkali častěji?
Nejčastěji se o nás mluví v souvislosti s výzkumem a vývojem technologií, což je nejvíce atraktivní a aktuální téma. Trochu se zapomíná na aktivity směrem k výchově nových vědců, vzdělávání a zvyšování povědomí o kvantových hrozbách. I toto jsou naše aktivity a byl bych velmi rád, kdyby se o nich mluvilo častěji.
Vaše rada začínajícím vědcům či studentů uvažujícím o vědním oboru?
Jděte v tématu do hloubky, vyjeďte na zkušenou do zahraničí. Pokud vás něco zaujme, vydržte u toho, i když to nebude vždy snadné.
V čem by se z vašeho pohledu mohla česká věda posunout více dopředu?
Pořád nám zde chybí zkušenosti z působení v zahraničí a spolupráce s partnery mimo ČR. Byl bych velmi rád, kdyby byla spolupráce se zahraničními partnery intenzivnější a byla také častěji z ČR iniciována a koordinována.
Měl/a jste někdy i jinou volbu než se stát vědcem?
Samozřejmě, je to náhoda a působení různých univerzit, že jsem v tomto oboru.
Kdo vám v životě dal nejlepší radu a jak zněla?
Nevzpomínám si a určitě jsem se jí neřídil.
Jaký je váš vztah k Brnu? Dovedete si představit, že byste svou práci dělal jinde? Pokud ano co by vám chybělo, a naopak se vám nedostávalo?
Brno má dobré zázemí pro technické vzdělávání a výzkum, velmi dobré týmy na univerzitách zabývající se kybernetickou bezpečností. Ale výzkum a vědecká práce se dá dělat ledaskde, ba dokonce určitá míra zkušeností z dalších míst a týmů je nezbytná.
Se kterou aplikací trávíte nejvíce času?
Snažím se netrávit čas s žádnou aplikací, pokud to není nutné či součástí práce.
Které tři věci byste si sebou vzal/a na opuštěný ostrov?
Knížku, krém a velkou svačinu.
Co vám spolehlivě zlepší den?
Když věci hladce a spolehlivě fungují, a to nejen ty technologické.