چین پیش‌گام حفاظت از داده در جهش بزرگ کامپیوترهای کوانتومی خواهد بود

کامپیوترهای کوانتومی برنامه‌ی جدی کنونی شرکت‌های پیش‌گام دنیای فناوری از گوگل تا علی‌بابا درچین است. این کامپیوترها قدرت پردازشیِ به‌مراتب بیشتری از کامپیوترها امروزی خواهند داشت. البته، خطرهای احتمالی بزرگی نیز در پی این جهش فناوری روی خواهد داد. کامپیوترهای قدرتمند آینده توانایی شکستن اطلاعات رمزنگاری‌شده را دارند. این توانایی همه‌چیز را از میلیارد‌ها دلار پول حاضر در دنیای تجارت الکترونیک تا اسرار مردم و دولت‌ها در اینترنت تهدید می‌کند.

قطعا بازیگران بزرگ دنیای پردازش برای این مسئله هم راه‌حلی خواهند داشت. یکی از راهکارهای آن‌ها استفاده از رمزنگاری مبتنی بر همین فناوری و مفهوم علمی‌فیزیکی، یعنی کوانتوم است. راهکار دیگر، اجرای پروتکل‌های امنیتی مبتنی بر کوانتوم خواهد بود که قابلیت‌های رمزگشایی ماشین‌های آینده را خنثی می‌کند.

مقاله‌های مرتبط:

• ۶ گام تا تکامل اینترنت کوانتومی
• دولت دوبی در پیاده‌سازی راهکارهای کوانتومی با مایکروسافت همکاری می‌کند

رقابت برای اجرای راهکارهای امنیتی قوی یکی از مأموریت‌های جدی آژانس‌های اطلاعاتی دولت‌ها محسوب می‌شود. در دنیای پردازش کوانتومی، رقابت به‌صورت نزدیک دنبال می‌شود و تقریبا همه مدعی هستند؛ اما در بخش رمزنگاری‌های امنیتی کوانتومی، چینی‌ها تا حدودی گوی سبقت را از رقبا ربوده‌اند. درحال‌حاضر، دولت چین تحقیقات گسترده‌ای را در زمینه‌های مختلف مرز فناوری، مانند هوش مصنوعیدر دستورکار دارد. پردازش کوانتومی نیز فناوری مرزی دیگری است که در اولویت‌های این دولت گنجانده شد.

دانکن ارل، محقق سابق مؤسسه‌ی Oak Ridge و مدیر فناوری شرکت کوانتومی Quibitekk، درباره‌ی این جهش بزرگ فناوری و تحقیقات چینی‌ها می‌گوید:

چین استراتژی حساب‌شده‌ای دارد تا مالک این فناوری شود. اگر بخواهیم پنج تا دَه سال دیگر برای ورود به فناوری کوانتوم صبر کنیم، قطعا در رقابت عقب خواهیم افتاد.

پردازش کوانتومی برمبنای مکانیک کوانتوم تعریف می‌شود. این نوع از مکانیک علمی است که رفتارهای عجیب ایجادشده براثر تغییرات ذره‌های بسیار ریز ماده را بررسی می‌کند. در کامپیوترهای سنّتی، اطلاعات به‌صورت بیت در ترانزیستورها ذخیره می‌شوند. در این کامپیوترها، هر بیت نمایانگر عدد صفر یا یک می‌شود. درواقع، این بیت‌ها تکه‌های اصلی داده هستند که وظایف کامپیوتر را به آن می‌گویند.

برخی از انواع ماده وقتی بسیار ریز شوند، رفتارهای متفاوتی از خود نشان می‌دهند. این تفاوت به بیت کوانتومی یا qubit امکان می‌دهد تا ترکیبی از صفر و یک را در خود ذخیره کند. درواقع، دو qubit توانایی ذخیره‌ی چهار مقدار را به‌صورت همزمان دارند. وقتی تعداد کیوبیت‌ها افزایش پیدا کند، قدرت کامپیوتر کوانتومی بسیار افزایش می‌یابد. شایان ذکر است دولت دُبی در اجرای راهکارهای کوانتومی با مایکروسافت همکاری می‌کند.

راهکارهایی برای مقابله با قدرت بیش‌ازحد رمزگشایی کوانتومی باید طراحی شوند

رمزنگاری کوانتومی نیز مانند پردازش کوانتومی براساس رفتارهای غیرمنطقی ذرات بسیار ریز عمل می‌کند. کدهایی که امنیت داده را تأمین می‌کنند، به‌وسیله‌ی فوتون‌ها ارسال می‌شوند. فوتون کوچک‌ترین ذره‌ی نور محسوب می‌شود. با این روش‌های جدید، تشخیص دست‌کاری یا نفوذ به داده‌ها با استفاده از تجهیزات و منابع مناسب ممکن می‌شود. درنهایت، اگر این روش‌ها به‌درستی اجرا شوند، رمزگشایی آن‌ها تقریبا ناممکن می‌شود.

در اجرای شبکه‌ی کوانتومی رمزنگاری در فواصل طولانی، هنوز هیچ تضمینی وجود ندارد. البته اگر این امکان فراهم شود، برنامه‌های جدی چین برای آزمایش این فناوری‌ها و نیز تخصیص منابع دولتی و دانشگاهی و مالی برای آن‌ها، مزایای زیادی برای این کشور خواهد داشت.

کشور چین میلیون‌ها دلار برای آزمایش شبکه‌های کوانتومی سرمایه‌گذاری کرده است. شبکه‌های آزمایش‌شده‌ی آن‌ها، داده‌ها را با استفاده از رمزنگاری کوانتومی انتقال می‌دهند. سال گذشته، ماهواره‌ای چینی به‌نام Micius با استفاده از رمزنگاری کوانتومی تماسی تصویری بین پکن و وین برقرار کرد. از دیگر پیشرفت‌های این شرکت درزمینه‌ی پردازش کوانتومی، اجرای شبکه‌ای ارتباطی از این نوع بین پکن و شانگهای است. این شبکه پس از چهار سال تحقیق و توسعه اجرا شد.

درحال‌حاضر، رمزنگاری کوانتومی فقط در فواصل مشخص اجراشدنی است. پروژه‌ی تماس ویدیویی بین پکن و چین این فاصله را تا حدود ۷۵۰۰ کیلومتر افزایش داد. البته در ارتباطات زمینی، استفاده از شبکه‌های فیبر نوری پیشنهاد می‌شود که درحال‌حاضر، در محدوده‌ی حدودی ۲۵۰کیلومتری قرار دارند.

ماهواره‌ی چینی Micius بیش از همه‌‌ی تلاش‌های چین برای پیشرفت در رمزنگاری کوانتومی، توجه جهانیان را به خود جلب کرد. دانشگاه علم و فناوری چین، دانشگاهی دولتی بود که اجرای این پروژه را برعهده داشت. این دانشگاه پروژه‌ای برای اجرای شبکه‌های زمینی نیز دارد که احتمالا محدودیت این شبکه‌ها را تا حدود دوهزار کیلومتر افزایش خواهد داد.