شکستن هک کوانتومی با کریستال های معیوب
به گزارش لینک وبسایت، دانشمندان کره جنوبی از نقص های کریستالی برای رمزگذاری ایمن بهره برده اند و راه را برای محافظت از داده های کوانتومی هموار کرده اند.
به گزارش لینک وبسایت به نقل از ایسنا، دانشمندان کره جنوبی دستگاه جدیدی ابداع نموده اند که امکان دارد کلید امنیت آینده دیجیتالی ما را در مقابل تهدید احتمالی هک کوانتومی داشته باشد. این نوآوری که برای ایجاد خطاهای کنترل شده طراحی شده است، می تواند اجرای رمزنگاری پساکوانتومی عملی و قوی را امکانپذیر سازد و از داده های حساس کامپیوتر های کوانتومی قوی در مقابل هک شدن محافظت کند.
به نقل از ادونسد ساینس نیوز، به دنبال پیشرفت محاسبات کوانتومی با سرعت بی سابقه، صنایع از حوزه بهداشت و درمان به علم مواد روی خواهند آورد. از طرفی، این پیشرفت ها امکان دارد پروتکلهای رمزگذاری سنتی محافظ ارتباطات ایمن را در سراسر دنیا تهدید کنند.
دانشمندان برای مقابله با این چالش، درحال بررسی رمزنگاری پساکوانتومی هستند که یک رویکرد پیشرفته برای امنیت داده هاست. این نشان دهنده یک گام مهم رو به جلو است که دنیای دیجیتالی ایمن تر و مقاوم تر را در حوزه کوانتوم نوید می دهد.
امروزه رمزگذاری بر مسائل ریاضی اتکا دارد که حل آنها با کلید درست آسان است اما بدون آن از نظر محاسباتی ناممکن خواهد بود. هنگام رد و بدل شدن پیام های رمزگذاری شده دو طرف، یک کلید مشترک تضمین می نماید که فقط آنها از عهده رمزگشایی اطلاعات برمی آیند. با این حال، کامپیوتر های کوانتومی درحال تغییر دادن قوانین هستند.
الگوریتم هایی مانند «الگوریتم شور»(Shor's algorithm) که به صورت ویژه برای سیستم های کوانتومی طراحی شده اند، در فاکتورگیری اعداد بزرگ برتری دارند. این کار، ستون فقرات طرح های رمزنگاری مدرن را تشکیل می دهد. باآنکه کامپیوتر های معمولی برای شکستن این رمزگذاری به زمان غیر عملی نیاز دارند که بیشتر از سن جهان است اما یک کامپیوتر کوانتومی به اندازه کافی پیشرفته می تواند این کار را در عرض چند ثانیه انجام دهد و روش های رمزگذاری پرکاربرد را منسوخ کند.
این امر به توسعه روش های ارتباطی کوانتومی مانند توزیع کلید کوانتومی انجامیده است. این شیوه ها از اصول مکانیک کوانتومی برای ایجاد رمزگذاری غیر قابل شکستن استفاده می نمایند. با این حال، توزیع کلید کوانتومی به سخت افزار تخصصی مانند منابع تک فوتونی نیاز دارد که تولید قابل اعتماد آن در مقیاس بزرگ چالش برانگیز است.
چاره امکان دارد در حوزه رمزنگاری پساکوانتومی نهفته باشد که به توسعه الگوریتم های رمزگذاری اختصاص داده شده است و می تواند بدون اتکا به سخت افزار کوانتومی تخصصی در مقابل حملات کوانتومی مقاومت کند.
یکی از امیدوارکننده ترین روش ها، معرفی عمدی خطاهای ویژه است که معمولاً بعنوان «نویز گاوسی»(Gaussian noise) شناخته می شوند. این خطاهای عمدی، اطلاعات را برای کامپیوتر های کوانتومی غیر قابل درک می کنند اما کاربران قانونی مجهز به اطلاعات از پیش انتشار یافته می توانند به سادگی نویز را معکوس کنند تا پیام اصلی را به دست بیاورند.
به رغم ظرافت نظری این شیوه، اجرای کارآمد آن چالش های مهمی را به همراه دارد. نگاههای مبتنی بر نرم افزار برای تولید نویز گاوسی، منابع فشرده هستند و توان محاسباتی و حافظه قابل توجهی را مصرف می کنند. این محدودیت، محققان را به کشف راهکارهای سخت افزاری سوق داده است.
«سونگهو کیم»(Sungho Kim) پژوهشگر «دانشگاه زنان اوها»(Ewha Womans University) در کره جنوبی و گروهش، یک رویکرد پیشرفته را ابداع نموده اند. آنها یک مولد نویز گاوسی مبتنی بر سخت افزار را با استفاده از خواص منحصربه فرد دی سولفید قلع توسعه داده اند که یک ماده دوبعدی با رفتار الکترونیکی جذاب است.
نقص در ساختار کریستالی دی سولفید قلع، ناشی از اتم های ازدست رفته یا لایه های نامرتب معروف به تله های بزرگ است که یک نقش کلیدی را ایفا می کنند. این تله ها رفتار الکترون های مجاور را تغییر می دهند و حالت های کوانتومی را ایجاد می کنند که بر سیگنال های الکتریکی درحال عبور از ماده تاثیر می گذارند.
هنگامی که تله ها در معرض پالس های الکتریکی دقیق قرار می گیرند، الکترون ها را جذب و آزاد می کنند و نوساناتی را در جریان الکتریسیته به وجود می آورند. محققان نشان دادند که این نوسانات بدون احتیاج به الگوریتم های پرهزینه محاسباتی، نویز گاوسی ایده آل را برای رمزگذاری تولید می کنند.
محققان در مقاله این پروژه نوشتند: اجرای خطاهای توزیع شده گاوسی به علت بار محاسباتی و حافظه چالش برانگیز است. بنابراین، این پژوهش یک نمونه گیر خطای گاوسی را پیشنهاد می دهد که خصوصیت های گاوسی ذاتی دستگاه را در مقیاس نانومتر به کار می برد. نمونه گر خطای گاوسی پیشنهادی به صورت قابل توجهی بار محاسباتی و حافظه را می کاهد.
این پژوهش در مجله «Advanced Quantum Technologies» به چاپ رسید.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب