کامپیوترهای کوانتومی، ماشین‌های قدرتمندی می باشند که می‌توانند محاسبات پیچیده را زیاد سریع تر از مدل‌های معمولی انجام بدهند و راه حلهای رمزگذاری را که از داده‌ها و ارتباطات آنلاین ما در برابر هکرها و جاسوسان محافظت می‌کنند، بشکنند. این نوشته به‌گفتن تهدید کوانتومی شناخته می‌بشود و امنیت و حریم خصوصی دنیای دیجیتال ما را با چالش جدی روبه رو می‌کند. حال سوال اینجاست: چطور می‌توانیم از این تهدید جلوگیری کنیم؟ 

در این مقاله، اهمیت این نوشته را بازدید می کنیم و فهمید می‌شویم که چطور رمزگذاری ایمن کوانتومی می‌تواند از داده‌های ما در برابر حملات کوانتومی منفعت گیری کند؟

شکل‌گیری ایده رمزگشایی کوانتومی

از زمان فراگیرشدن اینترنت تا بحال، روشهای رمزنگاری با کدگزاری و مخفی‌کردن اطلاعات، از داده‌های آنلاین و مکالمات اینترنتی ما محافظت کرده‌اند. در سال ۱۹۷۰، ریاضی‌دانان راه حلهای رمزنگاری مختلفی را با اعداد چندصد رقمی ساختند که حل‌کردن آن‌ها با پارامتر و اعداد مناسب، صدها سال زمان می‌برد. به‌همین‌علت شکسته‌شدن رمزها در آن بازه وقتی خطر جدی محسوب نمی‌شد. 

تا این که در سال ۱۹۹۴، «پیتر شُر»، ریاضیدان آمریکایی نشان داد که چطور می‌توان با الگوریتم حاضر در یک کامپیوتر کوانتومی فرضی که می‌توانست اعداد بزرگ را به فاکتورهای خود تقسیم کند، این کار را زیاد سریع تر از یک کامپیوتر سنتی انجام داد.

عصر کوانتوم 

تا آن زمان دسترسی به داده‌های رمزنگاری‌شده توسط سیستم‌های کوانتومی چندان خطر جدی برداشت نمی‌شد، اما بعد از اختراع اولین کامپیوتر کوانتومی در سال ۱۹۹۸، به یک نوشته جدی در محافل عملی تبدیل گشت. 

کامپیوترهای کوانتومی ساخته‌شده تا این مدت قادر به منفعت گیری از الگوریتم شور (Shor’s Algorithm) برای رمزگشایی اعداد نیستند و کیوبیت‌ها، واحدهای پایه‌ پردازش کوانتومی، قوت انجام این چنین کاری را ندارند. اما مطابق ادعای سازمان‌های اطلاعاتی، پیشرفت در محاسبات کوانتومی با چنان سرعتی پیش‌ می‌رود که تهدیدی برای امنیت سایبری به حساب می‌آید. 

اما شرکت‌های حوزه تکنولوژی همانند IBM و گوگل، مسیری فرد دیگر را در پیش گرفته‌اند و با ساخت ماشین‌هایی قوی، در راستای به‌کارگیری مزایای فناوری کوانتوم قدم برداشته‌اند. شرکت‌های علمی می‌توانند از این مزایا در تحقیقات دارویی، بازدید‌های فیزیک درون‌اتمی و لجستیک منفعت ببرند. دکتر «یان گوئتز»، مدیرعامل و هم‌بنیان‌گذار IQM Quantum Computers، استارتاپ سازنده کامپیوترهای کوانتومی، در او مباحثه با یورونکست او گفت: «اکنون قضیه ما زمان است و این که چه‌وقتی به کامپیوترهای کوانتومی بزرگ دست می‌یابیم.» 

اگر ساخت یک کامپیوتر کوانتومی با توان مناسب، ۳۰ سال زمان ببرد، می‌توانیم به تحکیم روشهای رمزنگاری امیدوار باشیم و حتی محافظت از آن‌ها به‌ نحوه فرد دیگر صورت بگیرد. درنتیجه نگرانی‌ها حوالی رمزگشایی اطلاعات تا حد بسیاری افت خواهد یافت. اما گوئتز افزود:‌ «اگر فردی بتواند ایده‌ هوشمندانه‌ای را برای کدشکنی داده‌ها طی ۳ الی ۵ سال پیاده کند، آنگار حالت به‌طور کلی تحول خواهد کرد.»

چه‌افرادی باید دلواپس باشند؟ 

گوئز گفتن می‌کند که با ورود فناوری‌ تازه کوانتومی، کدهای رمزنگاری‌شده در تلفنها و کامپیوترها آپدیت خواهند شد و کاربران نباید زیاد دلواپس این نوشته باشند. اما حالت برای دولت‌ها، مؤسسات و کسب‌وکارها متفاوت خواهد می بود. 

اکنون مفهومی با گفتن «اکنون ذخیره، بعداً رمزگشایی» وجود دارد؛ بدین‌ معنی که برخی می‌توانند داده‌ها را ذخیره کنند و در آینده کامپیوترهای کوانتومی پرقدرت به رمزگشایی آن‌ها بپردازند. دکتر «علی ال‌کافرانی»، بنیانگذار و مدیرعامل شرکت رمزنگاری ایمن کوانتومی PQShield، در او مباحثه با یورونکست او گفت:‌ «اکنون تعداد بسیاری از دولت‌ها به جمع‌آوری اسناد و داده‌ها از اینترنت مشغولند.» این ریاضی‌دان عرب افزود: «آن‌ها داده‌هایی را ذخیره می‌کنند که فعلاً به آن‌ها دسترسی ندارند یا قادر به خواندن‌شان نیستند، اما می‌توانند این اطلاعات را تا وقتی که لایه‌های رمزنگاری ضعیف‌تر شوند، نگه دارند تا زمان یافتن راه‌حل‌های مناسب، لایه‌های محافظتی را بشکنند و داده‌ها را بخوانند.» 

دنیای رمزنگاری پسا کوانتومی

نهادهای حکومتی برای نگه داری اطلاعات‌شان قیمت بسیاری قائلند و در همین جهت عمل های مختلفی برای تحکیم امنیت داده‌هایشان انجام داده‌اند. همینطور جامعه رمزنگاران هم بر راه حلهای رمزگذاری جدیدی معروف به دوران رمزنگاری پسا کوانتومی (PQC) متمرکز می باشند که می‌توانند در برابر تهدیدات کوانتومی، مقاوم باشند. 

مه یا ژوئن سال جاری میلادی (اردیبهشت- خرداد ۱۴۰۳)، استانداردسازی نهایی PQC توسط سازمان مؤسسه ملی استاندارد و فناوری ایالات‌متحده انتشار خواهد شد. نهاد قانون‌گذاری ایالات‌متحده مقرر کرده که در طی سال ۲۰۲۵ تا ۲۰۳۳، از روشهای رمزگذاری‌ PQC منفعت گیری خواهد شد و تا آن زمان زنجیره فراهم ایمن سایبری باید به‌طور پیش‌فکر از این راه حلها منفعت گیری کنند. 

به‌حرف های ال کافرانی، جست‌وجوگر‌های اینترنتی و به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری فروخته‌شده به ایالات‌متحده، همه انها باید از راه حلهای رمز‌گذاری پسا‌ کوانتومی منفعت ببرند. همین نوشته علتشده تا برخی برنامه‌ها همانند گوگل‌کروم و Cloudflare به منفعت گیری از روشهای PQC روی بیاورند. 

استانداردهای PQC ایالات‌متحده، همان استانداردهای بین‌المللی می باشند، اما هر کشوری دستورالعمل‌های خاص خود را دارد که دولت‌ها به آن پایبندند. ال کافرانی در ادامه او گفت: «دولت‌ها استانداردسازی الگوریتم‌ها را تحت نظر دارند تا همه از زبان رمزنگاری یکسانی منفعت ببرند، اما این رمزنگاران می باشند که با اراعه راه حلهای رمزگذاری تازه، داده‌هایمان را در برابر کامپیوترهای کوانتومی صدمه‌ناپذیر می‌کنند.»

کدهای رمزنگاری‌شده بعد از گسترش و تحکیم، توسط دولت‌ها، رمزنگاران و افراد علاقه‌مند و خبره در حوزه رمزگشایی، مورد بازدید قرار می‌گیرد. ال کافرانی دراین‌باره اضافه کرد:‌ «در میانه بازدید، برخی از الگوریتم‌ها شکسته خواهد شد. این روال ادامه می‌یابد تا راه حلهای ضعیف‌تر را شناسایی کنیم و به تحکیم آن‌ها بپردازیم.» وی در آخر او گفت: «رمزگزاری فرایندی درحال تکامل است؛ به این علت باید روبه‌جلو قدم برداریم و به پیشرفت تعداد بسیاری از موارد دقت داشته باشیم.»