محاسبات کوانتومی؛ تهدیدی برای الگوریتم‌های رمزنگاری

به گزارش واحد امنیت سایبربان؛ رایانه‌های دیجیتالی از بیت‌ها به‌عنوان کوچک‌ترین واحد پردازشی خود استفاده می‌کنند؛ اما رایانه‌های کوانتومی این کار را با کیوبیت انجام می‌دهند. بیت دیجیتالی تنها می‌تواند اعداد صفر و یک را در خود ذخیره کرده و تمامی اطلاعات را از ترکیب‌های آن ایجاد کند. در مقابل کیوبیت‌ها علاوه بر صفر و یک می‌توانند ویژگی هر دو را به صورت هم‌زمان داشته و با ایجاد حالت‌های بیشتر، سرعت پردازش را افزایش بدهد. با وجود این‌که موضوع یاد شده سرعت و قدرت پردازش داده‌ها را افزایش می‌دهد، ساخت برنامه برای آن را نیز با مشکلات بیشتری مواجه می‌کند.
گروهی از محققان معتقدند قدرت پردازشی رایانه‌های کوانتومی می‌توانند بیشتر «رمزنگاری کلیدهای عمومی¹» (public key algorithms) از رده خارج کنند. بیشتر الگوریتم‌های امروزی بر اساس تجزیه اعداد بسیار بزرگ کار می‌کنند که قدرت بسیار بالایی را طلب می‌کند؛ اما پردازش اعداد بزرگ برای یک رایانه‌ی کوانتومی مشکلی ایجاد نمی‌کند و مسئله‌ای بسیار آسان است.
هم‌اکنون از رمزنگاری‌های نامتقارن برای انجام معاملات مالی و ارتباطات آنلاین استفاده می‌شود. در مقابل آن‌ها الگوریتم‌های متقارن (Symmetric algorithms) وجود دارند که نقاط ضعف نامتقارن را نداشته و مدت‌زمان بیشتری به بقای خود ادامه می‌دهند؛ زیرا در این نوع از رمزنگاری با افزایش طول کلید می‌توان امینت آن را بهبود بخشید.
محققان توضیح دادند رمزنگاری چند متغیره (Multivariate cryptography)، رمزنگاری مشبک (Lattice-based cryptography)  و هش (Hash-based cryptography) بهترین جایگزین‌ها در زمینه‌ی «رمزنگاری کوانتومی²» (Post-quantum cryptography) هستند. به‌عنوان مثال می‌توان به شرکت گوگل اشاره کرد هم‌اکنون نیز در حال تحقیق روی الگوریتم‌های مشبک است. این شرکت  برای ارتباط برقرار کردن بین سیستم‌عامل کروم با سرورهای خود از رمزنگاری کوانتومی استفاده می‌کند. آن‌ها مدعی هستند با این کار بدون تأثیر گذاشتن روی امنیت کاربران، روش‌های جدید را مورد آزمایش قرار می‌دهند.
متخصصان یاد شده اشاره کردند روش‌هایی که در آینده‌ی امنیت سایبری به کار گرفته خواهند هم‌اکنون توسعه پیدا کرده و حتی مورد آزمایش قرار گرفته‌اند. شرکت‌ها باید درباره‌ی توان جایگزینی روش‌های جدید با قدیمی و میزان سادگی این کار روی سیستم‌های خود بررسی انجام دهند. هر چند الگوریتم‌هایی وجود دارند که می‌توان آن‌ها را در رایانه‌های امروزی نیز مورد استفاده قرار داد. به عنوان مثال می‌توان به شرکت اکوورکس کانادا (Echowirx) اشاره کرد که خدمات ابری و روش‌های نرم‌افزاری رمزنگاری بین سازمانی ارائه می‌دهد. هدف آن‌ها ایجاد آمادگی برای زمانی است که محاسبات کوانتومی تمام رمزنگاری‌های امروزی را از بین برده و بی‌ارزش می‌کنند.
جاستین فیر (Justin Fier)، مدیر بخش هوش و تجزیه‌وتحلیل سایبری شرکت امنیتی دارک تریس (DarkTrace) انگلیس گفت که حتی اگر یک نمونه‌ی اولیه ساخته شود انجام محاسبات و عملیات‌های آن با هزینه‌ی بسیار بالای همراه است؛ اما این موضوع دلیلی بر جدی نگرفته تهدیدان آینده‌ی امنیت سایبری نیست. درحقیقت  هم‌اکنون شرکت دی-ویو اولین رایانه‌ی کوانتومی تجاری را ساخته و به بازار عرضه کرده است.

___________________________________

1- رمزنگاری کلید عمومی یا رمزنگاری نامتقارن روشی است که کلید مورداستفاده برای رمزگذاری با کلید مربوط برای رمزگشایی با هم تفاوت دارند
2- رمزنگاری کوانتومی، معمولاً به الگوریتم‌های نامتقارنی گفته می‌شود که تصور می‌شود توان مقابله با حملات رایانه‌های کوانتومی را دارند.