رمزنگاری کوانتومی چیست و چرا هنوز نمی‌توانیم از آن استفاده کنیم؟
رمزنگاری به طور کلی علم مربوط به مطرح کردن و حل کدها است. بخش مهمی از پروتکل‌های امنیتی و ارتباطات مبتنی بر رمزنگاری هستند. با این حال، با ظهور کامپیوترهای کوانتومی، کارشناسان بر این باور هستند که این کامپیوترها می‌توانند روش‌های رمزنگاری مرسوم را منسوخ کنند. در نتیجه کارشناسان روی رمزنگاری کوانتومی کار می‌کنند تا این مشکل برطرف شود. اما این نوع رمزنگاری چیست و چرا هنوز نمی‌توانیم از آن استفاده کنیم؟
رمزنگاری کوانتومی چیست؟
این نوع رمزگذاری که از آن تحت عنوان رمزنگاری ضد کوانتومی هم یاد می‌شود، به مجموعه‌ای از الگوریتم‌ها اطلاق می‌شود که حتی با کامپیوترهای کوانتومی هم قابل هک نیستند. رمزگذاری فعلی مبتنی بر دو سری کلید هستند که به منظور رمزگذاری و رمزگشایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اما در فناوری کوانتومی، برای رمزگذاری رویکرد دیگری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در سال ۱۹۹۴، یک ریاضیدان شاغل در شرکت مشهور Bell Labs مقاله‌ای در مورد کامپیوترهای کوانتومی منتشر کرد. این نوع کامپیوترها در آن زمان فقط به طور تئوری مطرح بودند و هیچ چیزی عملی نشده بود. اما حالا در این حوزه پیشرفت‌های قابل توجهی به دست آمده و طبق تخمین‌های صورت گرفته، کامپیوترهای کوانتومی تا حدود ۱۰ سال دیگر عملیاتی خواهند شد.
زمانی که کامپیوترهای کوانتومی عملیاتی شوند، تمام روش‌های رمزگذاری مرسوم بی‌فایده خواهند شد. به همین خاطر چاره‌ای جز استفاده از رمزنگاری کوانتومی نداریم.
توسعه‌ی یک استاندارد برای رمزنگاری کوانتومی
موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) در سال ۲۰۱۶ یک رقابت برای یافتن یک استاندارد رمزنگاری کوانتومی آغاز کرد. در سال ۲۰۲۲ این موسسه از بین تمام استاندارد‌های ارائه شده، ۴ مورد را انتخاب کرد.
الگوریتم CRYSTALS-Kyber برای استفاده به عنوان یک استاندارد رمزگذاری کوانتومی عمومی در حال توسعه است. این الگوریتم مبتنی بر کلید‌های رمزنگاری کوچکی است و به همین خاطر دو طرف می‌توانند با سرعت بیشتری این کلید‌ها را مبادله کنند. سه مورد باقی مانده هم برای کارهایی مانند تایید هویت برای انجام کارهایی مانند تراکنش‌های دیجیتالی مناسب هستند.
اهمیت توسعه‌ی رمزنگاری کوانتومی
یکی از بزرگ‌ترین نگرانی‌های سازمان‌های بزرگ این است که وقتی محاسبات کوانتومی فراگیر شود، تمام داده‌های مهمی که رمزگذاری شده‌اند، در معرض خطر قرار می‌گیرند. بسیاری بر این باور هستند که محاسبات کوانتومی جهان را به کلی تغییر خواهد داد و رمزگذاری از جمله حوزه‌هایی است که به طور گسترده تحت تاثیر این موضوع قرار می‌گیرد.
به عنوان مثال اگر اطلاعات حساسی را با استفاده از سیستم‌های رمزگذاری ارسال کنید، کامپیوترهای کوانتومی شاید بتوانند به سرعت این اطلاعات را رمزگشایی کنند. با توجه به اینکه برای سازمان‌های دولتی اطلاعات محرمانه اهمیت زیادی دارد، از حالا به فکر این چالش هستند. به همین خاطر دولت‌های مختلف بودجه‌های هنگفتی را برای توسعه‌ی کامپیوترهای کوانتومی اختصاص داده‌اند.
چرا هنوز امکان بهره‌گیری از رمزنگاری کوانتومی وجود ندارد؟
در حال حاضر گفته می‌شود برخی روش‌های رمزنگاری فعلی در برابر کامپیوترهای کوانتومی مقاوم هستند ولی هیچکدام از آن‌ها هنوز تست نشده‌اند. دلیل این موضوع هم کاملا روشن است زیرا هنوز به کامپیوترهای کوانتومی عملیاتی دسترسی نداریم.
با این حال در این زمینه پیشرفت‌های قابل توجهی به دست آمده است. مثلا گوگل در سال ۲۰۱۹ ادعای دست یافتن به برتری کوانتومی با بهره‌گیری از کامپیوتر کوانتومی Sycamore مطرح کرد. گوگل با استفاده از این کامپیوتر موفق شد محاسبات پیچیده‌ای که کامپیوتر معمولی در عرض ۱۰۰ هزار سال انجام می‌دهد را در عرض مدت کوتاهی انجام دهد.
البته گوگل صرفا برای یک کار بسیار خاص و مشخص توانسته از کامپیوتر کوانتومی بهره ببرد اما همین موضوع نشان داده که این نوع کامپیوترها دیگر صرفا بر روی کاغذ قرار ندارند. بنابراین فعلا تا چند سال آینده لازم نیست نگران امنیت روش‌های رمزگذاری اطلاعات باشیم ولی در هر صورت روز‌به‌روز به عملیاتی شدن کامپیوترهای کوانتوم نزدیک‌تر می‌شویم.
منبع: MakeUseOf
