جديد!هل يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية تشفير المعلومات بكفاءة أكبر؟ ما هو الاختراق الكمومي؟
تتقدم الحواسيب الكمومية بسرعة وغالبًا ما ترتبط بوعود كبيرة، لا سيما في مجال التشفير. بينما تمتلك الحواسيب الكمومية القدرة على تحدي بعض أساسيات التشفير الكلاسيكي، لا تزال هناك العديد من الأسئلة حول مدى كفاءتها في تشفير المعلومات وما التأثير الذي سيكون لذلك على أمان البيانات. كيف يمكن استخدام الحواسيب الكمومية في التشفير وهل يمكن توظيفها لأغراض خبيثة؟
توزيع المفتاح الكمومي (QKD) والتشفير الكمومي
توزيع المفتاح الكمومي (QKD) هو طريقة اتصال آمنة تستخدم بروتوكولات تشفيرية قائمة على ميكانيكا الكم. يسمح QKD لطرفين بتوليد مفتاح سري مشترك يعرفانه فقط، يمكن استخدامه بعد ذلك لتشفير وفك تشفير الرسائل.
ميزة فريدة لـ QKD هي قدرته على اكتشاف أي طرف ثالث يحاول اعتراض المفتاح. ويرجع ذلك إلى جانب أساسي في ميكانيكا الكم: قياس نظام كمومي عادةً ما يزعجه. يجب على المتنصت الذي يحاول اعتراض المفتاح قياسه، مما يؤدي إلى ظهور شذوذات يمكن اكتشافها. إذا كان التنصت أقل من عتبة معينة، يمكن إنتاج مفتاح آمن. وإلا، يتم إلغاء الاتصال.
على عكس التشفير التقليدي بالمفتاح العام، الذي يعتمد على صعوبة حسابية لبعض الدوال الرياضية ولا يمكنه تقديم دليل رياضي على صعوبة عكس هذه الدوال، يقدم QKD أمانًا قابلًا للإثبات استنادًا إلى نظرية المعلومات والسرية المستقبلية.
النهج الرئيسية لتوزيع المفتاح الكمومي:
- بروتوكولات التحضير والقياس: تستغل هذه البروتوكولات مبدأ أن قياس حالة كمومية غير معروفة يغير تلك الحالة. يمكن استخدام ذلك لاكتشاف التنصت، حيث يترك أي قياس آثارًا يمكن اكتشافها.
- البروتوكولات القائمة على التشابك: في هذه البروتوكولات، ترتبط الحالات الكمومية لجسمين (أو أكثر) منفصلين، مما يعني أنه يجب وصفهما كنظام موحد. يؤثر القياس على أحد الأجسام على الآخر، مما يسمح باكتشاف محاولات التنصت.
القدرات الحالية للحواسيب الكمومية في التشفير
القدرات الحالية: لا تزال الحواسيب الكمومية بعيدة عن القدرة على كسر أنظمة التشفير مثل RSA أو AES. أكبر الأعداد التي تم تحليلها باستخدام خوارزمية شور على حاسوب كمومي صغيرة جدًا، مثل 21. يعتمد تشفير RSA على تحليل أعداد كبيرة جدًا، وهو أمر لا يزال غير عملي مع التكنولوجيا الكمومية الحالية. بالنسبة لخوارزميات التشفير المتماثل مثل AES، خاصة مع مفاتيح بطول 256 بت، لا تقدم الحواسيب الكمومية ميزة كبيرة ومن غير المرجح أن تكسر هذه التشفيرات في المستقبل القريب.
الاستخدامات المحتملة: الحواسيب الكمومية أكثر ملاءمة لمهام مثل محاكاة الأنظمة الكمومية، حل مشاكل التحسين المعقدة، واستكشاف مشاكل الكيمياء وعلوم المواد. الحواسيب الكمومية الحالية ليست قادرة بعد على فك تشفير أنظمة التشفير واسعة النطاق.
قيود الحواسيب الكمومية
عدم كفاية القدرة: لا تستطيع الحواسيب الكمومية حاليًا كسر أنظمة التشفير الكبيرة. التطبيق العملي للخوارزميات الكمومية، مثل خوارزمية شور، محدود جدًا بالأعداد الصغيرة. يظل فك تشفير مجموعات البيانات الكبيرة باستخدام الحواسيب الكمومية أمرًا نظريًا وغير قابل للتحقيق بالتكنولوجيا الحالية.
مشاكل الأداء: بناء وتشغيل الحواسيب الكمومية أمر معقد. عدد الكيوبتات التي يمكن معالجتها بشكل موثوق لا يزال محدودًا جدًا. تعني هذه القيود أن فكرة قدرة الحواسيب الكمومية على كسر أنظمة التشفير الحالية لا تزال بعيدة.
العودة