تهدید فضای سایبری توسط رایانش کوانتومی
به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان، به نقل از «واشنگتن پست»؛ ایلان ماسک، استیون هاوکینگ و بسیاری دیگر از دانشمندان، به دفعات هشدار داده اند هوش مصنوعی می تواند باعث انقراض انسان بشود؛ اما به نظر می رسد رایانش کوانتومی تهدیدی بزرگ تر به حساب آید.
فناوری رایانش کوانتومی مستقیماً از داستان های علمی تخیلی الهام گرفته شده است. بر پایه ی مسئله ی «فروشنده ی دورگرد»، فرد فروشنده باید از مبدأ شروع کرده، از شهرهای خاصی عبور کند. به گونه ای که از هر منطقه تنها یک بار گذر کند و بیشترین سود را به دست آورد. با افزایش تعداد شهرها، حل این چالش سخت تر می شود. به طور مثال اگر یک لپ تاپ بخواهد بهینه ترین مسیر را بین 22 شهر شناسایی کند به هزار سال زمان نیاز دارد. این در حالی است که یک سامانه کوانتومی حداکثر در چند ثانیه یا دقیقه پردازش مذکور را انجام می دهد.
بر خلاف رایانه های سنتی که از بیت دیجیتالی برای ذخیره سازی صفر و یک استفاده می کند، در رایانش کوانتومی از کیوبیت یا بیت کوانتومی (Qubit) بهره گرفته می شود. با توجه به قانون برهمنهی کوانتومی کیوبیت می تواند علاوه بر صفر و یک، ترکیبی از هر دو را نیز در خود نگاه دارد. در نتیجه سرعت محاسبات افزایش یافته و امکان پردازش موازی به شکل بهتری فراهم می شود.
آلبرت انیشتین، از ویژگی دیگری مکانیک کوانتومی به نام درهم تنیدگی با عنوان «حرکت شبح وار در دوردست» یاد می کند.
شرکت های گوگل، مایکروسافت، اینتل و IBM ادعا می کنند در آینده ای نزدیک موفق به ساخت یک رایانه ی کوانتومی با کاربرد واقعی خواهند شد. برای مثال شرکت IBM نمونه ای اولیه از سامانه های کوانتومی را به صورت خدمات ابری در اختیار کاربران قرار می دهد.
هم اکنون یک رقابت جهانی میان شرکت های فناوری، پیمانکاران دفاعی، دانشگاه ها و دولت ها شکل گرفته است تا نمونه ای کاربردی از رایانش کوانتومی ساخته شود. این اقدام با هدف حل مسائل بسیار پیچیده ی ریاضی و شکست قفل همه ی پایگاه های داده ی امن سراسر زمین است.
سمانه های مدرن و امن امروزی از استاندارهای الگوریتم های رمزنگاری «RSA» استفاده می کنند. در این الگوریتم ها باید عوامل اول اعداد بسیار بزرگ شناسایی بشوند. به دست آوردن فاکتورهای عددی مانند 15 و دستیابی به 3 و 5 بسیار ساده است؛ اما اگر یک سامانه ی سنتی بخواهد عددی دارای صدها رقم را پردازش کند به چندین ماه زمان نیاز دارد؛ اما رایانه ی کوانتومی با سرعت بیشتری این کار را انجام می دهد.
بر اساس گزارش مجله ی «آی‌تریپل‌ئی اسپکتروم» (IEEE Spectrum)، رایانه ی کوانتومی روزی تبدیل به چارچوب اصلی ارتباطات، حساب های بانکی و رمزهای پایگاه های داده خواهد شد.
کشورهای جهان سومی که دارای راهبردهای نامناسب هستند، ممکن است متوجه شوند که رقیب آنها زودتر به فناوری یاد شده دست پیدا کرده است؛ به عبارت دیگر هر کشوری زودتر به این نوآوری دست یابد، می تواند قفل های دیجیتالی همه ی ملت ها را شکسته، تمام رمزنگاری های امروزی را منسوخ کند.
هنوز مشخص نیست دولت ها تا چه اندازه ای در ساخت سامانه ی مورد بحث موفق شده اند؛ اما IBM در می سال 2016 اعلام کرد رایانه ای مجهز به 5 کیوبیت را ایجاد کرده است و پژوهشگران می توانند الگوریتم ها و آزمایش های خود را روی آن انجام بدهند.
تعدادی از دانشمندان پیش بینی می کنند، احتمالاً در طول دهه ی آینده سامانه ای مجهز به 50 تا 100 کیوبیت ساخته خواهد شد. از طرفی این افراد معتقدند اگر رایانه ای با بیش از 50 کیوبیت ایجاد گردد، توان پردازشی آن از قوی ترین ابر رایانه ها نیز عبور خواهد کرد. این پدیده با عنوان «برتری کوانتومی» (quantum supremacy) شناخته می شود.
شرکت IBM، در اواخر 2017 اعلام کرد پردازنده ی خود را به 20 کیوبیت ارتقا داده است. از طرفی نمونه ی اولیه از تراشه ای 50 کیوبیتی را نیز به وجود آورده است. اگر این شرکت بتواند حتی یکبار دیگر تعداد کیوبیت ها را دو برابر کند، سرعت محاسبات افزایش خواهد یافت، قدرتی بسیار بالایی به دست خواهد آورد.
رایانش کوانتومی مزایای بسیاری را در تجزیه و تحلیل آب و هوا، حوزه ی مالی، دارایی ها، اکتشافات فضایی و دارویی فراهم می کند؛ اما به صورت هم زمان امکان باز کردن جعبه ی پاندورای امنیت به وجود خواهد آمد. شرکت های دولتی و خصوصی باید هر چه سریع تر خود را برای مقابله با چالش های آینده آمده کنند و همانگونه که با بروزرسانی سامانه ها باگ سال 2000 برطرف شد، باید نمونه های امروزی نیز بروز شوند.
یکی دیگر از زمینه هایی که رایانش کوانتومی در آن کاربرد خواهد داشت، انجام عملیات ضرب ماتریسی در ابعاد بالا است که باید حجم بالایی از داده ها پردازش بشوند.
آنیش محمد (Anish Mohanned)، یک محقق امنیتی توضیح داد اقدامات قابل توجهی در توسعه ی الگوریتم های کوانتومی امن صورت گرفته است. از دیگر تلاش های صورت گرفته در این زمینه می توان به امضای بر پایه ی کد «code-based signature» اشاره کرد که به جای استفاده از کلیدهای رمزنگاری عمومی رایج، از اثر مشکلات بسیار سخت تئوری های برنامه نویسی کمک می گیرد.
یکی از اصلی ترین مشکلات فعلی، نحوه ی عبور سامان های امروزی به جهان «پسا کوانتومی» (post-quantum) است. هیچ شخصی نمی داند که آیا شرایط یاد شده بین 5 تا 10 سال آینده رخ خواهد داد؟ یا تا 18 ماه دیگر شرکتی وجود آن را اعلام می کند یا خیر؟ تا جایی که عده ای معتقدند از نمونه ی 100 کیوبیتی در سال 2018 رونمایی می شود.
در بدترین حالت ممکن است برنده ی رقابت بالا، سکوت کرده و همه ی اطلاعات در دسترس را جمع آوری و پردازش کند.
