Anne Neuberger
Trung Quốc và Nga đang thu thập các dữ liệu mật đã được mã hóa—và ngày càng tiến gần đến việc giải mã chúng
Tại một cuộc diễn tập phòng thủ mạng ở Kalkar, Đức, tháng 4 năm 2026. Ảnh: Jana Rodenbusch / Reuters
Cứ khoảng hai thập kỷ một lần, một công nghệ mới lại làm thay đổi hoàn toàn cục diện an ninh quốc gia. Vào những năm 1940 và 1950, bom nguyên tử và bom khinh khí đã thiết lập nên cơ chế răn đe hạt nhân. Trong thập niên 1970 và 1980, công nghệ vi điện tử đã dẫn đến sự ra đời của vũ khí tàng hình, vũ khí chính xác cao và các mạng lưới kỹ thuật số sơ khai. Đến thập niên 1990, Internet và việc triển khai Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) đã tái định hình lĩnh vực thông tin liên lạc. Ngày nay, tất nhiên, trí tuệ nhân tạo đang thúc đẩy sự phát triển của vũ khí tự hành và tăng cường mạnh mẽ năng lực tác chiến mạng; nhưng chẳng bao lâu nữa, chính công nghệ lượng tử sẽ biến đổi vô số lĩnh vực, từ việc làm lộ các bí mật an ninh quốc gia cho đến khả năng phô trương sức mạnh quân sự.
Công nghệ lượng tử hoạt động dựa trên việc tận dụng những đặc tính kỳ lạ của các hạt ở quy mô cực nhỏ. Nhờ đó, chúng có thể thực hiện những điều mà công nghệ truyền thống không làm được, chẳng hạn như xác định vị trí chính xác mà không cần kết nối mạng, và về mặt lý thuyết là bẻ khóa các phương thức mã hóa đang được sử dụng phổ biến hiện nay. Một siêu máy tính cổ điển sẽ cần khoảng 300 nghìn tỷ năm và phương pháp "thử sai vét cạn" (brute force) để bẻ khóa một loại mã hóa thông dụng, được gọi là khóa RSA 2048-bit. Ngược lại, một máy tính lượng tử về lý thuyết có thể giải mã chính loại khóa đó—vốn được dùng để bảo vệ hồ sơ y tế, giao dịch tài chính và bí mật quốc gia—trong chưa đầy tám giờ đồng hồ. Những đổi mới trong lĩnh vực cảm biến lượng tử sẽ sớm cho phép quân đội hoạt động trong các môi trường "không có tín hiệu GPS" (GPS-denied), nơi tín hiệu vệ tinh bị chặn, gây nhiễu hoặc không khả dụng.
Mặc dù tương lai này có vẻ còn xa vời, nhưng thực tế lại không phải vậy. Theo các báo cáo từ cơ quan tình báo Hoa Kỳ, các đối thủ của nước này đang thu thập dữ liệu mật đã được mã hóa của Mỹ với hy vọng rằng một khi sở hữu năng lực lượng tử—dù là trong 5 hay 10 năm tới—họ có thể giải mã được chúng. Đặc biệt, Trung Quốc đang đầu tư mạnh vào công nghệ truyền thông lượng tử và các công cụ mã hóa. Washington và các đồng minh cần nỗ lực hết mình để giành chiến thắng trong cuộc đua lượng tử, đồng thời chuẩn bị cho một thế giới mà ở đó Bắc Kinh hoặc Moscow có thể là bên chế tạo thành công máy tính lượng tử trước. Điều cấp bách nhất hiện nay là phải mã hóa các bí mật hiện tại bằng những phương thức mật mã tiên tiến hơn, đảm bảo không thể bị bẻ khóa trong tương lai.
BƯỚC NHẢY VỌT LỚN
Do điện toán lượng tử có tiềm năng phá vỡ các phương thức mã hóa được cả chính phủ lẫn cá nhân sử dụng rộng rãi nhất, nên khó có thể nói quá về mối đe dọa mà nó gây ra đối với an ninh quốc gia. Các hệ thống mật mã bảo vệ phần lớn Internet hiện nay dựa vào việc máy tính truyền thống gặp khó khăn khi giải quyết một số bài toán nhất định, chẳng hạn như phân tích các số cực lớn thành thừa số nguyên tố. Tuy nhiên, máy tính lượng tử được kỳ vọng sẽ thực hiện một số phép tính này hiệu quả hơn nhiều, cho phép kẻ tấn công bẻ khóa và chiếm đoạt dữ liệu nhạy cảm.
Hiện tại vẫn chưa có loại máy tính như vậy, và rất khó dự đoán khi nào chúng mới có thể đi vào hoạt động. Tuy nhiên, những tiến bộ gần đây cho thấy máy tính lượng tử có thể phá vỡ ít nhất một số hình thức mã hóa phổ biến trong vài năm tới. Quan trọng hơn, các đối thủ của Hoa Kỳ không hề ngồi yên chờ đợi cho đến khi máy tính lượng tử thực sự ra đời. Trung Quốc và Nga đã thu thập các bí mật được mã hóa của Hoa Kỳ, với kỳ vọng rằng một phần thông tin đó vẫn sẽ còn giá trị khi họ sở hữu công cụ để giải mã chúng.
Tác động của công nghệ lượng tử đối với an ninh quốc gia không chỉ dừng lại ở lĩnh vực mật mã. Các cảm biến lượng tử có khả năng đo thời gian cũng như sự khác biệt về trọng trường và từ trường với độ nhạy và độ chính xác chưa từng có. Về lâu dài, các cảm biến này có thể được sử dụng để phát hiện phương tiện tàng hình hoặc dẫn đường cho quân đội hoạt động trong những môi trường không có tín hiệu GPS. Điều này đặc biệt hữu ích đối với Hoa Kỳ, bởi Trung Quốc đang đạt được những bước tiến lớn trong việc gây nhiễu GPS – hệ thống mà quân đội Mỹ và các đồng minh phụ thuộc vào để vận hành vũ khí dẫn đường chính xác và máy bay không người lái. Trước đây, nếu một quốc gia gây nhiễu GPS (vốn thuộc sở hữu và quyền vận hành của chính phủ Mỹ), họ có nguy cơ làm gián đoạn hoạt động của chính lực lượng mình; nhưng nay Trung Quốc đã sở hữu mạng lưới vệ tinh định vị BeiDou-3 riêng, cho phép họ triển khai các thiết bị gây nhiễu GPS mạnh mẽ trên các chiến trường như Biển Đông mà không làm ảnh hưởng đến hoạt động của các khí tài nước mình. Tuy nhiên, cảm biến lượng tử mang lại giải pháp vượt qua hệ thống của Trung Quốc, vì chúng cung cấp nguồn dữ liệu định vị và thời gian chính xác tại chỗ, hoàn toàn không phụ thuộc vào GPS hay bất kỳ tín hiệu vệ tinh nào khác.
Cho đến nay, trong lĩnh vực lượng tử, Hoa Kỳ vẫn duy trì lợi thế kỹ thuật về phần cứng, và phần lớn tiến bộ đạt được là nhờ các công ty tư nhân như IBM, Google cùng nhiều công ty khởi nghiệp khác. Ngược lại, Trung Quốc đã xác định công nghệ lượng tử là một trong những ưu tiên hàng đầu trong kế hoạch 5 năm giai đoạn 2026–2030, đồng thời tập trung phần lớn hoạt động nghiên cứu và phát triển vào các trung tâm do nhà nước chỉ đạo, chẳng hạn như Phòng thí nghiệm Quốc gia Hợp Phì. Mặc dù các khoản đầu tư ban đầu của Trung Quốc tập trung vào việc xây dựng mạng lưới thông tin liên lạc lượng tử an toàn, nhưng nước này cũng đã đạt được những bước tiến đáng kể trong lĩnh vực điện toán lượng tử những năm gần đây. Họ đang phát triển các cảm biến lượng tử cho tàu ngầm và máy bay tàng hình, với động lực là triển vọng sở hữu các hệ thống vừa vượt xa công nghệ truyền thống, vừa không bị ràng buộc bởi các quy định kiểm soát xuất khẩu hiện hành.
Khó có thể nói quá về mối đe dọa mà công nghệ lượng tử gây ra đối với an ninh quốc gia.
Khi cuộc cạnh tranh Mỹ-Trung vượt ra khỏi phạm vi nghiên cứu thuần túy để chuyển sang các khoản đầu tư hàng tỷ đô la vào phần cứng chuyên dụng, các khối công nghệ cạnh tranh cũng bắt đầu hình thành. Chẳng hạn, Hoa Kỳ đã cùng các đồng minh hàng đầu trong lĩnh vực lượng tử như Pháp, Nhật Bản và Vương quốc Anh thành lập Nhóm Phát triển Lượng tử (Quantum Development Group) gồm 13 quốc gia, với mục tiêu đảm bảo an toàn cho chuỗi cung ứng toàn cầu và bảo vệ lợi ích an ninh quốc gia trước các mối đe dọa lượng tử mới nổi. Trong khi đó, Trung Quốc đang hợp tác với các nước BRICS, đặc biệt là Nga – quốc gia sở hữu năng lực đẳng cấp thế giới về vật lý, toán học và mật mã học.
Hiện có rất ít thông tin công khai về các nỗ lực phát triển công nghệ lượng tử của Nga. Mặc dù đang tập trung phát triển các công cụ quân sự phục vụ cuộc chiến tại Ukraine, Nga đã đạt trình độ tiên tiến trong việc phát triển các thuật toán mã hóa; điều này có thể hỗ trợ họ chế tạo một máy tính lượng tử có quy mô nhỏ hơn nhưng vẫn sở hữu năng lực mạnh mẽ. Kể từ khi tiến hành cuộc tấn công toàn diện vào Ukraine năm 2022, Nga đã thắt chặt quan hệ với Trung Quốc. Vào cuối năm 2023, hai nước đã trình diễn cái mà họ gọi là "kết nối lượng tử an toàn", cho phép truyền tải thông tin tức thời giữa các vệ tinh của Trung Quốc và các trạm mặt đất của cả Trung Quốc lẫn Nga – vốn cách nhau 2.400 dặm – mà gần như không có nguy cơ bị nghe lén. (Do truyền thông lượng tử dựa vào các đặc tính vật lý của các hạt lượng tử, hành động nghe lén sẽ làm nhiễu tín hiệu, ngay lập tức cảnh báo cho cả hai bên rằng quá trình liên lạc đã bị xâm phạm.) Vào đầu năm 2025, Trung Quốc đã thực hiện một cuộc thử nghiệm tương tự với Nam Phi, kết nối các trạm cách nhau hơn 8.000 dặm.
Các nhà khoa học tại Hoa Kỳ và Châu Âu đặt câu hỏi về giá trị của những công nghệ này vì chúng vẫn cần đến phương thức mã hóa truyền thống để xác thực hai đầu kết nối, và do đó vẫn tồn tại những lỗ hổng bảo mật. Tuy nhiên, các cuộc thử nghiệm với các thành viên khác trong khối BRICS cho thấy Bắc Kinh có thể đang đặt nền móng cho sự hợp tác sâu rộng hơn về lượng tử trong nội bộ khối, có thể mở rộng sang cả lĩnh vực điện toán và cảm biến.
NHỮNG NGƯỜI BẺ KHÓA MÃ
Washington đã bắt đầu thực hiện các bước chuẩn bị cho một thế giới mà ở đó các đối thủ của họ sở hữu công nghệ lượng tử. Bắt đầu từ năm 2016, các chuyên gia mật mã trên toàn cầu đã tham gia một dự án của Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) nhằm phát triển các thuật toán mới có khả năng chống lại sự tấn công từ máy tính lượng tử. Vào tháng 8 năm 2024, viện này đã chuẩn hóa một bộ thuật toán ban đầu thuộc loại này, và các công ty cơ sở hạ tầng Internet lớn đã bắt đầu triển khai chúng trên phạm vi quốc tế. Mọi công ty Internet lớn, bao gồm cả Google và Facebook, đều đang sử dụng các phương thức mã hóa kháng lượng tử ở một mức độ nhất định. Tuy nhiên, các tiêu chuẩn mới này vẫn chưa được áp dụng cho các giao thức Internet khác, bao gồm cả các hệ thống xác thực độ an toàn của trang web. Chính phủ Hoa Kỳ tuyên bố rằng tất cả các cơ quan liên bang sẽ sử dụng mã hóa kháng lượng tử vào năm 2035, nhưng có khả năng máy tính lượng tử sẽ bẻ gãy được hệ thống mã hóa của chính phủ trước thời hạn đó. Một báo cáo gần đây của Google cho thấy việc phá vỡ loại mã hóa đang bảo vệ phần lớn các hoạt động liên lạc trên Internet có thể đòi hỏi ít nguồn lực hơn nhiều so với dự đoán trước đây. Google đã đẩy nhanh lộ trình nâng cấp lên hệ thống mã hóa an toàn trước lượng tử sang năm 2029, đồng thời kêu gọi các bên khác cùng thực hiện.
Ngay cả khi quá trình chuyển đổi sang các thuật toán kháng lượng tử này hoàn tất trước khi một chiếc máy tính lượng tử hoàn chỉnh ra đời, thì khối lượng lớn dữ liệu nhạy cảm mà Trung Quốc và Nga đã thu thập được trước đó nhiều khả năng vẫn sẽ bị xâm phạm. Tất nhiên, một số thông tin được thu thập vào thời điểm hiện tại sẽ trở nên vô giá trị khi họ có thể giải mã được chúng. Ví dụ, vị trí triển khai quân đội Hoa Kỳ hiện nay sẽ thay đổi vào năm 2030. Tuy nhiên, các thông tin có độ nhạy cảm cao khác—bao gồm cả những bí mật về thiết kế vũ khí hạt nhân—sẽ vẫn còn giá trị trong thời gian dài và tiềm ẩn rủi ro lớn nhất nếu bị các đối thủ thu thập và sau đó giải mã.
Để giải quyết các thách thức về an ninh quốc gia liên quan đến công nghệ lượng tử, Hoa Kỳ và các đồng minh cần bắt đầu bằng việc đảm bảo an toàn cho một "hệ sinh thái công nghệ lượng tử" nội địa; qua đó đảm bảo rằng phần cứng, vật liệu và sở hữu trí tuệ cần thiết cho các công nghệ này vẫn nằm trong tầm kiểm soát trực tiếp của họ. Hoa Kỳ nên áp dụng các biện pháp kiểm soát xuất khẩu để bảo vệ các linh kiện điện tử chuyên dụng, hệ thống làm lạnh, khí heli và các đồng vị silicon – những thành phần cấu thành nên công nghệ lượng tử. Các cơ quan tình báo của Hoa Kỳ và đồng minh cũng phải ưu tiên bảo vệ sở hữu trí tuệ về lượng tử của khu vực tư nhân trước nạn gián điệp công nghiệp, thông qua việc chia sẻ thông tin về các mối đe dọa và tư vấn an ninh mạng cho các doanh nghiệp, đồng thời yêu cầu các công ty triển khai các hệ thống phòng thủ mạng ở cấp độ cao nhất.
Trong tương lai, các cảm biến lượng tử có thể được sử dụng để phát hiện các phương tiện tàng hình.
Tuy nhiên, chừng đó là chưa đủ. Hoa Kỳ cũng cần dẫn dắt một nỗ lực mang tính toàn cầu thực sự nhằm nâng cấp toàn bộ các giao thức Internet sang chuẩn mã hóa kháng lượng tử. Chỉ cần một quốc gia sử dụng tiêu chuẩn mã hóa thấp hơn cũng đủ tạo ra mắt xích yếu trong thương mại toàn cầu. Để đạt được mục tiêu này, Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) cần chủ trì hợp tác với Cơ quan An ninh mạng Liên minh Châu Âu (ENISA) và các cơ quan tương đương tại Châu Á để phát triển các thuật toán có khả năng tương thích, sau đó chia sẻ các thuật toán này cũng như hỗ trợ kỹ thuật cho các nước đang phát triển.
Dù vậy, các giải pháp này được đưa ra dựa trên giả định rằng sẽ cần nhiều năm nữa mới có thể chế tạo được một máy tính lượng tử đủ mạnh để bẻ gãy các chuẩn mã hóa hiện nay. Tuy nhiên, nếu một thiết bị như vậy được phát triển trong ngắn hạn hoặc trung hạn, nó sẽ đe dọa an ninh của các hệ thống hiện tại cũng như các thông tin đã được truyền tải trong quá khứ. Để ứng phó với nguy cơ này, các chính phủ và doanh nghiệp cần lập tức rà soát và thống kê dữ liệu từng bị lộ qua các kênh thiếu bảo mật, đồng thời xác định xem dữ liệu nào sẽ tiềm ẩn rủi ro lớn nhất nếu bị giải mã trong vài năm tới. Sau đó, các tổ chức cần chuẩn bị cho khả năng dữ liệu bị lộ và xây dựng các phương án dự phòng để bảo vệ những tài sản có nguy cơ bị phơi bày.
Một loại thông tin mật quan trọng là các thông tin xác thực, chẳng hạn như mật khẩu hoặc khóa xác thực. Nếu kẻ tấn công giải mã được kết nối chứa các thông tin này, chúng có thể sử dụng chúng để truy cập từ xa vào các hệ thống nhạy cảm, ngay cả khi các hệ thống đó đã chuyển sang sử dụng mã hóa kháng lượng tử sau này. Khi một công ty hoặc chính phủ triển khai hệ thống mã hóa tiên tiến hơn, tất cả mật khẩu và khóa xác thực cũ đều cần phải được thay đổi. Các chính phủ và những công ty hàng đầu về cơ sở hạ tầng kỹ thuật số cũng cần chuẩn bị cho kịch bản một máy tính lượng tử mạnh mẽ được chế tạo trước khi tất cả các giao thức Internet kịp chuyển đổi sang chuẩn mã hóa kháng lượng tử. Trong trường hợp đó, các chính phủ cần xây dựng phương án dự phòng cho quá trình chuyển đổi khẩn cấp, nếu không muốn đối mặt với nguy cơ gián đoạn nghiêm trọng đối với các ngành công nghiệp phụ thuộc vào các giao dịch an toàn. Các kế hoạch này có thể bao gồm việc nhanh chóng triển khai công nghệ mã hóa kháng lượng tử tại những lĩnh vực then chốt như ngân hàng và viễn thông, đồng thời ngắt kết nối với các hệ thống chưa được nâng cấp.
Mặc dù sự cạnh tranh về công nghệ lượng tử giữa Hoa Kỳ và Trung Quốc sẽ rất gay gắt, cả hai nước đều nhận thấy sự cần thiết phải hợp tác thông qua các tổ chức như Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) và Lực lượng Đặc nhiệm Kỹ thuật Internet (IETF) để đảm bảo tính tương thích giữa các giao thức nền tảng của họ. Cả hai quốc gia đều mong muốn tránh viễn cảnh một thế giới kỹ thuật số bị chia rẽ, nơi thương mại và logistics toàn cầu bị đình trệ do sự thiếu tương thích. Thực tế, các chuyên gia mật mã học Trung Quốc đã tham gia cuộc thi toàn cầu về thuật toán do chính phủ Hoa Kỳ tổ chức, và các nhà nghiên cứu Mỹ cùng châu Âu cũng tham gia vào cuộc thi mở của Trung Quốc. Tuy nhiên, sự hợp tác này có lẽ sẽ không bao giờ mở rộng sang lĩnh vực phần cứng. Đối với các công nghệ có ứng dụng quân sự, mỗi cường quốc đều sẽ quyết tâm giành ưu thế tuyệt đối trước đối thủ còn lại.
ANNE NEUBERGER là Đối tác Điều hành kiêm Giám đốc phụ trách Các vấn đề Toàn cầu tại a16z, đồng thời là Nghiên cứu viên cấp cao tại Đại học Stanford. Từ năm 2021 đến năm 2025, bà giữ chức Phó Cố vấn An ninh Quốc gia.
https://www.foreignaffairs.com/china/coming-quantum-national-security-crisis
***
The Coming Quantum National Security Crisis
China and Russia Are Harvesting Encrypted Secrets—and Getting Closer to Cracking Them
At a cyberdefense exercise in Kalkar, Germany, April 2026 Jana Rodenbusch / Reuters
Every two decades or so, a new technology upends national security. In the 1940s and 1950s, the atomic and hydrogen bombs established nuclear deterrence. In the 1970s and 1980s, microelectronics led to the creation of stealth and precision weapons and early digital networks. In the 1990s, the Internet and the deployment of the Global Positioning System (GPS) remade communications. Now, of course, artificial intelligence is powering autonomous weapons and supercharging cyber-capabilities, but soon, it will be quantum technologies that transform myriad areas from exposing national security secrets to projecting military power.
Quantum technologies work by leveraging the strange behavior of extremely small particles. They can therefore do things that conventional technologies can’t, such as precisely measuring location while entirely offline and, in theory, cracking encryptions that are widely used today. A classical supercomputer would need roughly 300 trillion years and “brute force” to break a common encryption, known as a 2048-bit RSA key. A quantum computer, by contrast, could theoretically decrypt that same key, which is used to protect medical records, financial transactions, and state secrets, in under eight hours. Innovations in the field of quantum sensing will soon enable armies to operate in “GPS denied” environments, where satellite signals are blocked, disrupted, or unavailable.
Although this future seems far off, it is not. According to reports from U.S. intelligence agencies, the United States’ adversaries are already harvesting encrypted U.S. data in the hopes that once they acquire quantum capabilities—be it in five or ten years—they can read it. China especially is investing in quantum communications and encryption tools. Washington and its allies need to do everything in their power to win the quantum race while also preparing for a world in which Beijing or Moscow builds a quantum computer first. Most urgently, this means encrypting today’s secrets with more advanced cryptography that can’t be cracked in the future.
A QUANTUM LEAP
Because quantum computing has the potential to crack the encryption most broadly used by governments and individuals alike, the threat that it poses to national security is difficult to overstate. The cryptography that secures much of the Internet today relies on the difficulty that conventional computers have solving certain math problems, such as factoring very large numbers. Quantum computers, however, are expected to perform some of these computations far more efficiently, enabling attackers to break the codes and seize sensitive data.
No such machines exist yet, and it is difficult to predict when they might come online. But recent advances suggest that a quantum computer could break at least some forms of commonly used cryptography within the next few years. More important, rivals of the United States are not waiting around for a quantum computer to materialize. China and Russia have already collected encrypted U.S. secrets, betting that some of the information will still be relevant once they have the tools to decrypt it.
The implications of quantum technologies for national security extend beyond cryptography. Quantum sensors can measure time and differences in gravitational and magnetic fields with unprecedented sensitivity and accuracy. These sensors could eventually be used to detect stealth vehicles or navigate armies through GPS-denied environments. That is especially useful for the United States because China is making strides when it comes to jamming GPS, which the U.S. military and its allies depend on for precision-guided munitions and drones. Historically, if a country jammed GPS, which is owned and operated by the U.S. government, it risked disrupting its own forces, but China now has its own BeiDou-3 navigation constellation of satellites, which allows it to deploy powerful GPS jammers across theaters, such as the South China Sea, while its assets remain operational. Quantum sensors, however, offer a path to get around China’s system because they provide a local source of precise positioning and timing that does not depend on GPS or any satellite signal.
So far, when it comes to quantum, the United States maintains a technical edge in hardware, and much of its progress is driven by private companies, including IBM, Google, and various startups. China, by contrast, has identified quantum as one of its top priorities in its five-year plan for 2026–30 and centralizes most of its research and development under state-directed hubs, such as Hefei National Laboratory. Although China’s initial investments focused on building a secure quantum communications network, the country has also made strides in quantum computing over the last few years, and it is already developing quantum sensors for its submarines and stealth aircraft, motivated by the prospect of systems that both leapfrog traditional technologies and are unencumbered by current export controls.
The quantum threat to national security is difficult to overstate.
With the U.S.-Chinese rivalry moving beyond the realm of pure research to include multibillion-dollar investments in specialized hardware, competing technology blocs are also emerging. The United States, for example, has joined leading quantum allies such as France, Japan, and the United Kingdom to form the 13-nation Quantum Development Group, with the aim of securing global supply chains and protecting national security interests from emerging quantum threats. China, meanwhile, is already collaborating with BRICS countries, most notably Russia, which is home to world-class physical science, math, and cryptography capabilities.
Little information is publicly available about Russia’s quantum efforts. Although the country is focused on developing military tools for the war in Ukraine, it is already advanced in developing algorithms for encryption, which might help it build a smaller, but still capable, quantum computer. Since its full-scale invasion of Ukraine, in 2022, Russia has forged closer ties with China. In late 2023, the two countries demonstrated what they called “a secure quantum link,” transmitting information instantly between Chinese satellites and Chinese and Russian ground stations 2,400 miles apart with ostensibly zero risk of eavesdropping. (Because quantum communications rely on the physical properties of quantum particles, the very act of eavesdropping disturbs the signal, instantly alerting both parties that the communication has been compromised.) In early 2025, China conducted a similar demonstration with South Africa linking stations that were over 8,000 miles apart.
Scientists in the United States and Europe question the value of these technologies because they require traditional encryption to authenticate both ends of the link and therefore still have vulnerabilities. Nevertheless, these demonstrations with fellow BRICS members suggest that Beijing may be laying the groundwork for broader quantum cooperation within the bloc, perhaps extending to computing and sensing, as well.
CODE CRACKERS
Washington has already begun to take steps to prepare for a world in which its adversaries possess quantum technologies. Beginning in 2016, cryptographers around the globe competed in a U.S. National Institute of Standards and Technology project to develop new algorithms capable of resisting a quantum computer attack. In August 2024, the institute standardized an initial set of these algorithms, which large Internet infrastructure firms began deploying internationally. Every major Internet company, including Google and Facebook, uses quantum-resistant cryptography to some extent. But these new standards have yet to be extended to other Internet protocols, including the systems that certify websites as safe to use. The U.S. government has said that all federal agencies will use quantum-resistant cryptography by 2035, but it is possible that quantum computers will crack government encryption ahead of that deadline. A recent paper from Google suggests that breaking a type of cryptography that secures most Internet communications may require far fewer resources than previously thought. Google has accelerated the timeline on which it will upgrade to quantum-safe cryptography to 2029, urging others to follow.
Even if the transition to these quantum-proofed algorithms is completed before the invention of a fully capable quantum computer, the massive amount of sensitive material that China and Russia have already harvested will probably be compromised. Of course, some of the information that is collected now will be useless by the time they can decipher it. The position of U.S. troops today, for example, will have changed by 2030. But other highly sensitive information, including nuclear design secrets, will be relevant for a long time and poses the largest risk if amassed, and eventually decrypted, by adversaries.
To address quantum’s national security challenges, the United States and its allies must begin by securing a domestic “quantum stack”—thereby ensuring that the hardware, materials, and intellectual property required for quantum technologies remain within their direct control. The United States should use export controls to protect the specialized electronics, refrigerators, helium, and silicon isotopes that make up quantum technologies. U.S. and allied intelligence agencies must also prioritize protecting private-sector quantum intellectual property from industrial espionage by sharing threats and cybersecurity advice with U.S. and allied companies and requiring firms to deploy top-tier cyberdefenses.
Quantum sensors could eventually be used to detect stealth vehicles.
But that is not enough. The United States must also lead a truly global effort to upgrade all Internet protocols to quantum-resistant encryption. Even if just one country uses a lower encryption standard, it creates a weak link in global trade. To that end, the U.S. National Institute of Standards and Technology must lead a cooperative effort with the European Union Agency for Cybersecurity and equivalent bodies in Asia to develop interoperable algorithms—and then share such algorithms and technical assistance with developing countries.
Still, these solutions assume that it will take years for anyone to invent a quantum computer sophisticated enough to crack today’s encryption. If, however, one is developed in the short-to-medium term, it will threaten the security of current systems and information that was transmitted in the past. To deal with the possibility of such a disruption, governments and companies should immediately compile inventories of the data that has already been exposed in vulnerable channels and determine which presents the highest risk if deciphered in a few years’ time. Organizations should then prepare for likely disclosure, making contingency plans to protect the assets potentially exposed.
One important category of secrets are credentials, such as passwords or authentication keys. If an attacker decrypts a connection containing these credentials, they can then be used to remotely access sensitive systems even if those systems subsequently deploy quantum-resistant encryption. Once a company or government establishes more advanced encryption, all previous passwords and authentication keys need to be changed. Governments and leading digital infrastructure companies must also prepare for the possibility that a sophisticated quantum computer is developed before all Internet protocols adopt quantum-resistant encryption. In that case, governments must come up with contingency plans for an emergency transition or risk significant disruptions to industries that rely on secure transactions. These plans might include rapidly deploying quantum-resistant encryption to key sectors, such as banking and communications, and abandoning connectivity to systems that have not yet upgraded.
Although competition between the United States and China over quantum technologies will be fierce, the two countries recognize that they need to work together through bodies such as the International Organization for Standardization and the Internet Engineering Task Force to ensure that their foundational protocols are interoperable. Both countries are keen to avoid a fragmented digital world in which global commerce and logistics are disrupted by incompatibility. Indeed, Chinese cryptographers took part in the U.S. government’s global contest for algorithms, and American and European researchers did the same in China’s open competition. But such cooperation will probably never extend to matters of hardware. When it comes to technologies that have military applications, each great power will be determined to dominate the other.
ANNE NEUBERGER is General Partner and Head of Global Affairs at a16z and a Distinguished Fellow at Stanford University. From 2021 to 2025, she served as Deputy National Security Adviser.
Nhận xét
Đăng nhận xét