تصور کنید روزی فرا برسد که تمام قفلهای دیجیتال جهان در عرض چند ثانیه باز شوند. پیامهای خصوصی، اطلاعات بانکی، رمزهای عبور و پایگاههای داده محرمانه؛ همه و همه در دسترس قرار بگیرند. این سناریوی یک فیلم علمیتخیلی نیست، بلکه آیندهای است که با ورود کامپیوترهای کوانتومی میتواند به واقعیت تبدیل شود. اما آیا واقعاً باید نگران باشیم؟
در این پست بلاگ، به بررسی تقابل کامپیوترهای کوانتومی و سیستمهای رمزنگاری فعلی اینترنت میپردازیم.
کامپیوترهای کلاسیک (همین لپتاپ یا گوشی که الان استفاده میکنید) اطلاعات را به صورت بیتهای 0 یا 1 پردازش میکنند. اما کامپیوترهای کوانتومی از «کیوبیت» (Qubit) استفاده میکنند که میتواند به لطف قوانین فیزیک کوانتوم، همزمان هم 0 باشد، هم 1 و هم ترکیبی از هر دو. این ویژگی به آنها اجازه میدهد تا محاسبات بسیار پیچیده را با سرعتی غیرقابلتصور انجام دهند.
بیشتر امنیت اینترنت امروزی (از جمله پروتکل HTTPS، تراکنشهای بانکی و پیامرسانها) بر پایه الگوریتمهای رمزنگاری نامتقارن مانند RSA و ECC بنا شده است.
امنیت این الگوریتمها بر یک اصل ساده ریاضی استوار است: حل برخی مسائل ریاضی برای کامپیوترهای معمولی به شدت زمانبر است. به عنوان مثال، پیدا کردن دو عدد اول بسیار بزرگ که حاصلضرب آنها یک عدد مشخص باشد (N=p×q)، برای قویترین ابرکامپیوترهای فعلی میلیونها سال طول میکشد.
اما در سال ۱۹۹۴، دانشمندی به نام پیتر شور (Peter Shor) الگوریتمی طراحی کرد که نشان میداد یک کامپیوتر کوانتومی با قدرت کافی، میتواند این مسئله را تنها در عرض چند ساعت یا حتی چند دقیقه حل کند! این یعنی قفلهای رمزنگاری فعلی ما در برابر یک کامپیوتر کوانتومی قدرتمند، مانند یک قفل پلاستیکی در برابر دستگاه فرز هستند.
سناریوی «آخرالزمان کوانتومی» یا Q-Day روزی است که کامپیوترهای کوانتومی به حدی از بلوغ برسند که بتوانند الگوریتمهای فعلی را بشکنند. در آن صورت:
ارتباطات ناامن میشوند: هر دادهای که در اینترنت رد و بدل میشود، قابل خواندن خواهد بود.
خطر «ذخیره کن، بعداً رمزگشایی کن»: هکرها همین الان در حال سرقت و ذخیرهسازی دادههای رمزنگاری شده هستند تا در آینده، زمانی که کامپیوترهای کوانتومی در دسترس قرار گرفتند، آنها را رمزگشایی کنند.
خوشبختانه، دانشمندان و ریاضیدانان دست روی دست نگذاشتهاند. سالهاست که حوزهای به نام رمزنگاری پساکوانتومی (Post-Quantum Cryptography یا PQC) در حال توسعه است.
هدف PQC، طراحی الگوریتمهای رمزنگاری جدیدی است که بر پایه مسائل ریاضی متفاوتی بنا شدهاند؛ مسائلی که حتی کامپیوترهای کوانتومی هم در حل آنها ناتوان هستند (مانند رمزنگاری مبتنی بر شبکه یا Lattice-based cryptography). سازمانهایی مانند موسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا (NIST) در حال حاضر استانداردهای این الگوریتمهای جدید را نهایی کردهاند و شرکتهای بزرگ فناوری (مثل گوگل، اپل و مایکروسافت) در حال مهاجرت به این سیستمهای جدید هستند.
کامپیوترهای کوانتومی قطعاً تهدیدی بزرگ برای رمزنگاریهای فعلی اینترنت محسوب میشوند و اینترنت را مجبور به یک خانهتکانی اساسی میکنند. با این حال، ما در حال یک مسابقه هیجانانگیز بین «توسعه کامپیوترهای کوانتومی» و «پیادهسازی رمزنگاریهای مقاوم» هستیم.
فعلاً جای وحشت نیست؛ هنوز سالها تا ساخت کامپیوترهای کوانتومی پایدار و به اندازه کافی قدرتمند برای شکستن RSA زمان باقی است. اما گذار به دنیای پساکوانتومی از همین امروز آغاز شده است.( البته گوگل هشدار داده که تا سه سال آینده رمزنگاری های اینترنت توسط این کامپیوتر ها شکسته میشه)
