رایانه های کوانتومی که می توانند کارهایی را انجام دهند که رایانه های کلاسیک نمی توانند برای چندین سال باشند. اما کارشناسان هشدار می دهند که اگر فناوری رمزگذاری با آینده کوانتومی سازگار نباشد ، ممکن است نگرانی های جدی در مورد امنیت دولت ها ، تجارت و افراد عادی وجود داشته باشد.
نگرانی های کوانتومی
کلمات “کوانتومی” و “رمزگذاری” معمولاً در همان جمله ظاهر می شوند که افراد در مورد ایده دوردست صحبت می کنند که از فناوری های مبتنی بر کوانتومی می توان برای ایجاد رمزگذاری مسخره از طریق اثر کوانتومی درگیری استفاده کرد.
به این رمزنگاری کوانتومی گفته می شود.
اما منطقه دیگری از مطالعه به نام رمزنگاری پس از کوانتوم وجود دارد. این به چگونگی توسعه فناوری های رمزگذاری دیجیتال فعلی می تواند باشد که توسط دستگاه های کوانتومی رمزگشایی نمی شود.
کریگ کاستلو ، رمزنگاری ، در مصاحبه با او می گوید: “آنها 2 زمینه بسیار تقسیم شده هستند.” کیهانحرف کاستلو استاد دانشگاه استرالیا کوئینزلند است.
وی توضیح می دهد: “یكی از تفاوت هایی كه می توانید بین 2 نفر جذب كنید این است كه در حال حاضر رمزنگاری پس از كوانتوم است ، در حالی كه رمزنگاری كوانتی بسیار بیشتر است وقتی رایانه های كانتومی همه گیر هستند-همه می توانند دست یك را بگیرند.”
“تفاوت بزرگی در آنجا وجود دارد. و تکنیک ها کاملاً متفاوت هستند. “
کاستلو خاطرنشان می کند که رایانه های کوانتومی برای تعدادی از اهداف طراحی مانند شبیه سازی فرآیندهای شیمیایی ساخته شده اند که حتی مدرن ترین ابر رایانه های کلاسیک نیز نمی توانند.
او می گوید ، در عین حال ، رایانه های کوانتومی این پتانسیل را دارند که رمزگذاری فعلی را که برای برنامه های مختلف آنلاین مانند بانکداری اینترنتی ، پیام های ایمن استفاده می شود ، بشکنند و مرور آنلاین را ارائه دهند.
کاستلو می گوید: “فرض این است که هیچ کس یک کامپیوتر کوانتومی به اندازه کافی برای ایجاد مزاحمت در رمزگذاری ایجاد نکرده است ، پس ممکن است ما خوب باشیم.” “اما مشکل ، به همین دلیل ما در تلاش هستیم تا صنعت و دولت ها را تشویق کنیم ، تا رمزنگاری را بعد از Quentum-E به کار ببریم ، که مخالفان یا” بازیگران بد “می توانند ترافیک رمزگذاری شده را ذخیره کنند و منتظر بمانند تا آن را با یک کامپیوتر کوانتومی در مقیاس عقب بشکنند.
“هیچ کس نمی داند چه زمانی کامپیوتر کوانتومی می آید یا اینکه آیا کسی در مقیاس وجود دارد. این می تواند 5 سال باشد ، می تواند 50 سال باشد. حتی اگر همه امروز تصمیم بگیرند که همه ما رمزنگاری را بعد از کوانتوم گسترش خواهیم داد ، سالها و ده ها سال طول می کشد تا این کار واقعی انجام شود. “
“در بعضی موارد ، مانند دولت ، شما نیاز به رمزگذاری دارید که در آینده 25 سال امن خواهد بود.”
رمزگذاری فقط ریاضیات است
کاستلو می گوید ، تکنیک های رمزگذاری فعلی در دهه 70 ، 80 و 90 توسعه یافته است.
کاستلو می گوید: “استاندارد رمزنگاری کلید فعلی عمومی در تعداد عملیات رایانه ای کلاسیک که به حداقل بیشترین نیاز دارند ، اندازه گیری می شود.”
“استاندارد طلا در زمان رمزنگاری سطح امنیتی 128 بیتی است. این بدان معنی است که مهاجم باید حداقل 2 را انجام دهد128 مراحل شکستن رمزگذاری. این حدود 10 است40 بنابراین ، 1 با 40 صفر بعد از آن – بسیاری از عملیات. “
احتمالاً چنین دستگاه کوانتومی باید هزاران مکعب داشته باشد – چیزی که احتمالاً سالها است. اما Costello بر فوریت توسعه رمزگذاری پس از DISCONNECT که اکنون در حال توسعه است ، تأکید می کند.
یکی از متداول ترین روش های رمزگذاری ، الگوریتم RSA است که از اعداد اساسی بسیار بزرگ استفاده می کند که برای ایجاد یک عدد حتی بیشتر با هم چند برابر می شوند.
“ما در حال صحبت با شماره هایی هستیم که در حال حاضر حدود 2000 بیت طول دارند – بنابراین حدود 10600 یا 10700کاستلو را توضیح می دهد. “شخصی که این 2 شماره اصلی را در اختیار دارد ، یک کلید” راز “دارد.
“محصول آنها – شماره کامپوزیت – کلید عمومی است. بنابراین ، همه افراد روی کره زمین می توانند این محصول را روی 2 آغازگر جستجو کنند و از آن برای رمزگذاری پیام ها به شخصی یا بررسی امضاها استفاده کنند.
“اگر می توانید در 2 عامل اصلی خود به طور مؤثر به این هدف برسید ، می توانید رمزگذاری فعلی را که ما استفاده می کنیم بشکنید.”
او می خندد: “ما اغلب چیزهایی مانند: آنها همه ابر رایانه های روی کره زمین را طولانی تر از زندگی زندگی جهان برای مختل کردن چنین رمزگذاری می کنند.” “اما در یک رایانه کوانتومی بزرگ با تحمل آسیب کافی ، مکعب های پایدار ، می توانید این کارها را برای چند ثانیه یا دقیقه انجام دهید.”
ریاضیات پیچیده تر
چگونه می توانید مشکلات ریاضی را در قلب رمزگذاری حل کنید؟
کاستلو می گوید: “این منطقه مورد علاقه من برای آخرین بیش از یک دهه بود.” “ما در حال بررسی مشکلات مختلف ریاضی هستیم.”
او می گوید یک مثال مشابه روش اصلی RSA است. اما او به جای اعداد اساسی ، از زبان خطی جبر ماتریس ها و بردارها استفاده می کند-این روش “رمزنگاری کبابی” نامیده می شود.
کاستلو می گوید این نسل اول رمزنگاری پس از کوانتوم در حال حاضر توسط دولت ایالات متحده استاندارد شده است و در استرالیا نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
رمزنگاری مبتنی بر مشبک به جای ضرب کردن اعداد اساسی ، محصول یک ماتریس عظیم با یک بردار برای تولید وکتور دیگر را شامل می شود. این به خودی خود برای رایانه کوانتومی آسان خواهد بود ، بنابراین ایده این است که “اشتباه” بردار محصول را معرفی کنیم.
Costello خلاصه می کند: “آنچه امیدواریم در رایانه کوانتومی مطمئناً یک جبر خطی با سر و صدا باشد.” “جبر خطی استاندارد مطمئناً کاری انجام نمی دهد ، اما اگر کمی به نتایج خود اضافه کنید ، ما معتقدیم که تبدیل مشکل برای رایانه کوانتومی دشوار است. در حال حاضر ، این استاندارد طلا در رمزنگاری پس از کوانتومی است: “مشکل یادگیری با خطا”. “
خطاها
Costello می گوید هیچ چیز مهمتر برای پیشرفت رمزگذاری پس از کوانتومی وجود ندارد تا درک اینکه الگوریتم نامشخص است.
او به اصل كرچوف ، نامگذاری شده توسط رمزنگاری هلندی در قرن نوزدهم ، آگوست كرچوف اشاره می كند كه این سیستم باید ایمن باشد ، حتی اگر همه چیز در مورد سیستم به طور عمومی شناخته شود (البته به جز کلید مخفی).
کوستلو توضیح می دهد: “استحکام رمزگذاری باید در استحکام مشکل اصلی باشد ، نه در کسی که نمی داند الگوریتم رمزگذاری چیست.” “زیرا ، در عمل ، تمام جهان باید از همان الگوریتم رمزگذاری استفاده کنند. اگر شما و من متنی را به WhatsApp ارسال خواهیم کرد یا با یک سرور در اروپا تماس خواهیم گرفت – همه باید از همان الگوریتم رمزگذاری استفاده کنیم تا بتوانیم در تعامل باشیم. “
Costello با اهمیت الگوریتم رمزگذاری ناموفق تجربه دارد.
او به یاد می آورد: “من از سال 2014 تا 2022 روی چیزی کار کردم.” “در اصل ، من تمام وقت روی الگوریتمی کار کردم که نامزد بعد از کمیت بود. و من یک روز از 2 ریاضیدان بلژیکی ایمیلی دریافت کردم که در 10 دقیقه آن را در یک رایانه کلاسیک شکستند. “
کاستلو می گوید: “این یک شکست بزرگ از طرف ما بود.” “ما واقعاً هیجان زده بودیم. ما فکر کردیم که دولت ایالات متحده قصد داشت آن را استاندارد کند. معلوم شد که اصلاً مطمئن نیست. اما مطمئناً ، پیدا کردن این حملات در حال پیشرفت است ، زیرا ما باید بدانیم که چه چیزهایی در حال سقوط هستند و چه چیزهایی ندارند. “
کاستلو خاطرنشان می کند که دولت استرالیا اعلام کرده است که استفاده از رمزگذاری را که تا سال 2030 امنیت کوانتومی ندارد ، ممنوع خواهد کرد.
او می گوید: “این خیلی زود با سایر نقاط جهان مقایسه می شود.” “خوشحالم که استرالیا این پیام را ساخت. این که آیا صنعت این موارد را به موقع خواهد داشت یا نه ، داستانی کاملاً متفاوت است. “
کاستلو می افزاید: “اگر آنها میلیاردها دلار سرمایه گذاری کنند ، زیرا آنها در فناوری کوانتومی هستند و تهدید را جدی نمی گیرند.” “از آنجا که اگر پولی که در این رایانه های کوانتومی سرمایه گذاری می کنند به خوبی خرج شود ، به زودی وجود خواهد داشت و اگر رمزنگاری بعد از کوانتوم در دسترس نباشد ، همه ما لعنتی خواهیم شد.”
