Kryptografia postkwantowa nadal potrzebuje bezpiecznej losowości

1. Co komputery kwantowe faktycznie łamią, a czego nie

Algorytm Shora może rozwiązywać problemy matematyczne, na których opierają się RSA i kryptografia krzywych eliptycznych: faktoryzację dużych liczb i logarytm dyskretny. Dlatego te mechanizmy są zastępowane algorytmami postkwantowymi. Algorytm Grovera może natomiast przyspieszyć przeszukiwanie przestrzeni kluczy, dlatego w zastosowaniach wymagających długoterminowej ochrony stosuje się odpowiednio duże parametry kryptografii symetrycznej.

Żaden z tych algorytmów nie ma nic wspólnego z tym, jak generator liczb losowych w ogóle produkuje nieprzewidywalność. Słaby RNG jest słabym RNG niezależnie od tego, czy atakujący ma komputer kwantowy, czy nie. Silne fizyczne źródło entropii pozostaje silne bez względu na to, jaki komputer w końcu spróbuje złamać zbudowaną na nim kryptografię.

2. Algorytmy postkwantowe także zależą od dobrego RNG

ML-KEM, ML-DSA i SLH-DSA wykorzystują losowe ziarna lub wartości podczas generowania kluczy, kapsułkowania bądź podpisywania. Szczegóły zależą od algorytmu i implementacji, dlatego nie każdy z nich zawsze pobiera więcej losowych bajtów niż RSA czy ECDSA. Wspólna zasada pozostaje jednak taka sama: przewidywalne albo powtórzone dane z generatora losowego mogą osłabić bezpieczeństwo całego systemu, niezależnie od odporności samego algorytmu na ataki kwantowe.

3. Czy szum radiowy jest źródłem kwantowym?

Na najgłębszym poziomie, tak. Fale radiowe to fotony, a szum termiczny (Johnsona-Nyquista) w ostateczności bierze się z kwantowo-mechanicznego ruchu elektronów. Niemal wszystko fizyczne jest „kwantowe”, jeśli zejść wystarczająco głęboko. To jednak nie jest rozróżnienie, które tu naprawdę ma znaczenie.

Dedykowany sprzęt kwantowego RNG izoluje pojedynczy pomiar kwantowy: foton trafiający w jedną albo drugą stronę rozdzielacza wiązki, albo odczyt fluktuacji próżni, którego wynik jest losowy z mocy samej reguły Borna, formalna gwarancja z mechaniki kwantowej, niezależna od złożoności otaczającego układu. Galactropy zamiast tego czerpie nieprzewidywalność z makroskopowego, wielowymiarowego środowiska termicznego i radiowego: połączonego, chaotycznego ruchu miliardów elektronów oraz otoczenia widma radiowego, próbkowanego zwykłym sprzętem SDR. Oba zjawiska są fizycznie realne i oba są w praktyce nieprzewidywalne; tylko to pierwsze niesie ze sobą konkretną, certyfikowaną gwarancję losowości kwantowej. To jest realne rozróżnienie warte poznania w kontekście źródła entropii, a nie to, czy gdzieś w fizyce „jest zaangażowana” mechanika kwantowa, bo jest zawsze.

4. Dzisiejszy dziennik audytowy nie jest jeszcze postkwantowy

Dziennik audytowy Galactropy jest obecnie podpisywany algorytmem Ed25519, który nie jest odporny na odpowiednio silny komputer kwantowy. Oznacza to, że pochodzenie fizycznej entropii i odporność podpisu dziennika są dwiema różnymi sprawami. Migracja do podpisów postkwantowych będzie potrzebna, jeśli zapis ma zachować długoterminową weryfikowalność także w takim modelu zagrożeń.

5. Gdzie to realnie pomaga

Kilka konkretnych sytuacji, w których domieszkowanie niezależnego, weryfikowalnego źródła entropii ma sens podczas przejścia na postkwantowość:

Minimalny przykład: pobierz entropię i domieszkuj ją do puli przed wygenerowaniem kluczy:

curl -s "https://galactropy.com/raw?bytes=4096" >> /dev/urandom

Następnie uruchom generowanie kluczy w zwykły sposób. Biblioteka skorzysta z puli systemowej tylko wtedy, gdy jej generator losowy jest z nią poprawnie zintegrowany. Trzeba to sprawdzić w dokumentacji używanej biblioteki i systemu.