ICTna.ir –  محاسبات کوانتومی ممکن است دنیایی از فرصت‌ها را به روی محققان بگشاید، اما احتمالاً یکی از رایج‌ترین روش‌های رمزگذاری را نیز منسوخ می‌کند، به همین دلیل است که شرکت‌های مخابراتی برای تامین امنیت زیرساخت‌های ارتباطی اروپا، با یکدیگر رقابت می‌کنند.

به گزارش گروه اخبار خارجی آژانس خبری فناوری اطلاعات و ارتباطات (ایستنا)، محاسبات کوانتومی وعده‌های زیادی مانند کشف سریع‌تر دارو، بهبود کیفیت باتری و برنامه‌ریزی ترافیک بهتر را دارد. اما دنیای کوانتوم فقط فرصت نیست. در چیزی که ممکن است بیشترین بحث را در پی داشته باشد، یکی از رایج ترین روش های رمزگذاری منسوخ می شود. در نتیجه، این فناوری شرکت‌ها را در سرتاسر جهان مجبور کرده است که یک تغییر مرحله‌ای را در شیوه‌های رمزنگاری اعمال کنند و اپراتورهای مخابراتی در حال حاضر در حال انجام این کار هستند.

الگوریتم RSA یا Rivest-Shamir-Adleman، به طور گسترده ای برای رمزگذاری اطلاعات ارسال شده از طریق اینترنت استفاده می شود. به بیان ساده، این الگوریتم بر توابع ریاضی متکی به اعداد اول است که انجام آنها در یک جهت آسان و در جهت دیگر بسیار دشوار است. RSA در تئوری می تواند توسط یک کامپیوتر معمولی شکسته شود، اما این موضوع از نظر تاریخی به دلیل اینکه چقدر طول می کشد یک نگرانی بزرگ نبوده است چرا که ممکن است این کار میلیاردها سال طول بکشد. با این حال، روزی کامپیوترهای کوانتومی قادر خواهند بود RSA را با سرعتی ترسناک بشکنند.

خوشبختانه، آن آینده احتمالا هنوز دور است. رایانه‌های کوانتومی امروزی هنوز نمی‌توانند از رایانه‌های معمولی خیلی بهتر عمل کنند و برای تغییر آن هنوز کار زیادی لازم است. علاوه بر این، اندرو لرد، مدیر ارشد شبکه‌های نوری و تحقیقات کوانتومی مخابرات انگلیس (بی تی)، طی مصاحبه‌ای اشاره کرد که شکستن کد یکی از ساده‌ترین کارها برای محاسبات کوانتومی نیست.

او گفت: به‌نظر می‌رسد که ساخت رایانه‌های کوانتومی شکست‌دهنده کد بسیار سخت‌تر از رایانه‌های مفید است. سایر کاربردهای کامپیوتر کوانتومی، مانند یافتن داروهای جدید یا بهینه سازی شیمی، ممکن است برعکس، تنها به صدها کیوبیت نیاز داشته باشند.

به گفته لرد، کامپیوتر کوانتومی نهایی تمام عیار که کاملاً همه چیز را دارد، احتمالاً هنوز راه زیادی دارد، اما لازم نیست برای رسیدن به بخش های خوب آنقدر منتظر بمانیم.

در سال 2019، محققان تخمین زدند که 25 سال دیگر طول می کشد تا کامپیوترهای کوانتومی بتوانند رمز الگوریتم RSA را بشکنند. این بدان معناست که بسیاری از اطلاعاتی که معمولاً به اشتراک گذاشته می‌شوند و رمزگذاری می‌شوند، مانند جزئیات کارت اعتباری، تا زمانی که این موضوع به یک مشکل تبدیل شود، منسوخ خواهند شد. در عین حال، بسیاری از اطلاعات حساس شخصی یا تجاری ممکن است همچنان بسیار مرتبط باشند.

علاوه بر این، در حالی که ممکن است بازیگران مخرب نتوانند به این زودی اطلاعات را رمزگشایی کنند، اما هنوز هم می‌توانند داده‌های رمزگذاری شده را مدت‌ها قبل از اینکه بتوانند کد را در حملاتی که گاهی اوقات برداشت اکنون نامیده می‌شود، رمزگشایی بعدی (HNDL) می‌گویند، جمع‌آوری کنند.

اگرچه خطر دقیقاً فوری نیست، لرد فکر می‌کند مهم است که اکنون اقدام کنیم زیرا سال‌ها طول می‌کشد تا سیستم امنیتی مخابراتی به‌روزرسانی شود و در حالی که مؤسسه ملی علم و فناوری (NIST) در ایالات متحده در حال طراحی الگوریتم‌های پس کوانتومی است، لرد استدلال می‌کند که آماده‌سازی آنها به دلیل آزمایش و سایر مراحل مورد نیاز، فرآیندی چند ساله خواهد بود.

QKD به نجات می آید؟

راه حل دیگری ممکن است به شکل توزیع کلید کوانتومی (QKD) وجود داشته باشد که بسیاری از مخابراتیها در حال حاضر در آن دخیل هستند. این روشی برای تولید و توزیع کلیدهای رمزنگاری مبتنی بر مکانیک کوانتومی با فناوری طراحی شده خاص است. یکی از ویژگی های آن این است که گفته می شود هر گونه نفوذ شخص ثالث را قابل مشاهده می کند.

با این حال، در مورد اینکه آیا QKD بخشی از راه حل خواهد بود یا خیر، اختلاف نظر وجود دارد. مهمتر از همه، NIST در گذشته مشکلی را در مورد احراز هویت کلید برجسته کرده است.

لرد در پاسخ به این سوال که آیا QKD راه حلی برای رمزگشایی کامپیوترهای کوانتومی است، گفت: من می خواهم فکر کنم که تعداد زیادی از نظرات وجود دارد که بخشی از راه حل است. اما او اعتراف می کند که هنوز بحث های داغی در داخل صنعت وجود دارد. و او انتظار ندارد که با توجه به هزینه و پیچیدگی QKD، این تنها یا کل راه حل باشد؛ حداقل، نه برای مدتی!

لرد می گوید سخت افزار مشکل اصلی است. او به آشکارسازهای تک فوتونی (SPDs) به عنوان چالش برانگیزترین و گرانترین سخت افزار اشاره می کند و این تازه شروع است.

این سیستم دارای تعدیل‌کننده‌هایی است که کنترل می‌شوند. احتمالاً یک مولد اعداد تصادفی کوانتومی در قلب خود دارد که اعداد تصادفی تولید می‌کند. این خود باید مطمئن و فراهم شود و باید به‌طور تصادفی عمل کند و باید به این کار ادامه دهد. لرد گفت که باید آزمایش شود، و نتیجه گرفت که “به محض اینکه درگیر ساختن سخت افزار می شوید، پس از نوشتن یک الگوریتم یک چالش بیشتر است.”

این توضیح می دهد که چرا لرد QKD را تنها بخشی از راه حل می داند و رمزنگاری پس کوانتومی نیز نقش مهمی ایفا می کند. استفاده از آن پیچیدگی کمتری دارد و فقط بر الگوریتم ها تکیه می کند. و لرد می گوید بسیاری از شرکت ها در حال برنامه ریزی برای پیاده سازی آن ها در کنار QKD هستند. با توجه به هزینه و پیچیدگی آن، QKD ممکن است در همه جا ظاهر نشود، اما احتمالاً یکی از اجزای مورد استفاده خواهد بود.

در واقع، BT و سایر شرکت های مخابراتی به شدت در QKD مشارکت داشته اند. متصدی بریتانیایی این فناوری را همراه با توشیبا و AWS در در بریتانیا برای EY و HSBC آزمایش کرده است. لرد می گوید که آزمایش HSBC به طور خاص به این پروژه “جان تازه ای” بخشیده است زیرا بر موارد استفاده مالی واقعی، مانند مواردی که شامل تراکنش های مالی است، تمرکز دارد.

در همان زمان، آزمایش‌ها چالشی را با مقیاس‌پذیری فناوری رونمایی کردند. او گفت: “فرض کنید شما 20 مشتری دارید که هر کدام یک لینک 10 گیگابیتی می خواهند، این یعنی 200 گیگابیت! اگر به همه آنها یک طول موج بدهم، آنگاه طول موج های زیادی خواهد بود. این واقعاً یک راه عملی برای ایجاد یک شبکه نیست.”

تجمیع و آزمایش

او می افزاید، آنچه مغفول مانده، یک تابع تجمیع است که چندین ورودی داده مشتری را کنار هم می کشد، آنها را در یک مسیر قرار می دهد و سپس از لوله به طور جداگانه محافظت می کند. او می‌گوید BT علاقه‌مند است به این موضوع به عنوان یک پروژه بزرگ‌تر بالقوه نگاه کند. لرد اصرار دارد که سال گذشته، این شرکت یک مطالعه امکان سنجی برای یک پروژه QKD در مقیاس ملی انجام داد و درس هایی که آموخته بود اگر دولت از چنین پروژه ای حمایت کند مفید خواهد بود.

البته BT تنها شرکت مخابراتی درگیر در رمزنگاری کوانتومی نیست. اتحادیه اروپا دویچه تلکام را برای رهبری پروژه پتروس انتخاب کرده است، پروژه ای که وظیفه ایجاد زیرساخت ارتباطی با امنیت کوانتومی EuroQCI را برای بلوک با استفاده از QKD دارد. این پروژه همچنین شامل ایرباس، موسسه فناوری اتریش (AIT) و تل آس است. اتحادیه اروپا در صدد ایجاد یک شبکه ماهواره ای رمزگذاری شده به نام IRIS2 است که بر این زیرساخت متکی خواهد بود.

دویچه تلکام همچنین برای رهبری پروژه دوم اتحادیه اروپا به نام نوستراداموس انتخاب شده است که بر توسعه زیرساخت های آزمایش ارتباطات کوانتومی همراه با AIT و تالس متمرکز است.

با این حال، یکی دیگر از شرکت های مخابراتی اروپایی که در QKD دخیل است، اورنج است. سال گذشته، این اپراتور با مشارکت فروشنده پهن باند Adtran، انتقال 400گیگ از داده های ایمن QKD را با ترکیب QKD با رمزنگاری کلاسیک به نمایش گذاشت. همچنین با توشیبا همکاری کرده است تا قابلیت استقرار QKD را با شبکه‌ها و خدمات موجود نشان دهد.

تلفونیکا در زمینه‌ای که در حال حاضر شبیه به یک میدان شلوغ به نظر می‌رسد، به رمزنگاری کوانتومی نیز پرداخته است و در واقع، در پروژه EuroQCI مانند دوئیچه تلکام مشارکت دارد. همچنین در پروژه Quarter که به دنبال افزایش بلوغ فناوری است، مشارکت دارد.

همچنین وودافون در حال بررسی رمزنگاری کوانتومی است که در حال کار بر روی چندین ابتکار برای حفظ امنیت ارتباطات در برابر هکرهای بالقوه مجهز به محاسبات کوانتومی در آینده است. یکی از آن‌ها مشارکت آن با Sandbox AQ است که به دنبال ایجاد یک شبکه خصوصی مجازی کوانتومی (VPN) با تکیه بر الگوریتم‌های رمزنگاری پس کوانتومی ایجاد شده توسط NIST است.

با درگیر شدن بسیاری از کشورهای سنگین وزن اروپایی، رمزنگاری کوانتومی احتمالاً موضوعی برای تماشا در سال های آینده خواهد بود.