رمزنگاری کوانتومی و امنیت؛ آیا هک کردن دیگر غیر ممکن می‌شود؟

رمزنگاری کوانتومی و امنیت

رمزنگاری کوانتومی و امنیت؛ آیا هک کردن دیگر غیر ممکن می‌شود؟ رمزنگاری کوانتومی، محتواهای اینترنتی را غیر قابل رهگیری می‌کند.

اما در آینده، کامپیوترهای کوانتومی با کارایی بالا می‌توانند این کلیدها را در چند ثانیه رمزگشایی کنند. بنابراین به همان خوبی که تکنیک‌های مکانیک کوانتومی نه تنها الگوریتم‌های جدید و بسیار سریع‌تر را فعال می‌کنند، بلکه رمزنگاری بسیار کارآمد را نیز ممکن می‌سازند.

بیشتر بخوانید: انواع الگوریتم های رمزنگاری چیست؟

رمزنگاری کوانتومی چگونه از هک جلوگیری می‌کند؟

توزیع کلید کوانتومی (QKD) در برابر حملات به کانال ارتباطی ایمن است، اما در برابر حملات یا دستکاری شدن خود دستگاه‌ها ایمن نیست.

با QKD مستقل از دستگاه (به اختصار DIQKD) اما، داستان متفاوت است. در اینجا، پروتکل رمزنگاری مستقل از دستگاه مورد استفاده است.

این روش که از نظر تئوری از دهه 1990 مطرح شده بود، اکنون برای اولین بار توسط یک گروه تحقیقاتی بین‌المللی به رهبری هارالد واینفورتر، فیزیکدان LMU و چارلز لیم از دانشگاه ملی سنگاپور (NUS) به صورت تجربی انجام شده است.

مبادله کلید رمزنگاری کوانتومی

برای مبادله کلیدهای مکانیکی کوانتومی، رویکردهای مختلفی وجود دارد. برای این امر، یک روش، ارسال سیگنال‌های نوری که از فرستنده به گیرنده است. روش دیگر، استفاده از سیستم‌های کوانتومی درهم تنیده است. در آزمایش حاضر، فیزیکدانان از دو اتم روبیدیم درهم‌تنیده با مکانیک کوانتومی استفاده کردند که در دو آزمایشگاه واقع در فاصله 400 متری از هم در پردیس LMU قرار داشتند. این دو سایت توسط یک کابل فیبر نوری به طول 700 متر به هم متصل می‌شوند که در زیر میدان Geschwister Scholl در مقابل ساختمان اصلی قرار دارد.

این مطلب را نیز حتما بخوانید:  تلسکوپ جیمز وب نخستین اکتشاف فضایی خود را انجام داد

درهم‌تنیدگی کوانتومی و رمزنگاری

برای ایجاد درهم‌تنیدگی، دانشمندان ابتدا هر یک از اتم ها را با یک پالس لیزر تحریک می‌کنند. پس از آن، اتم‌ها به طور خود به خود به حالت پایه خود باز می‌گردند و هر کدام یک فوتون نشر می‌کنند. به دلیل پایستگی تکانه زاویه‌ای، اسپین اتم با قطبش فوتون نشر شده آن درگیر می‌شود. دو ذره نور در امتداد کابل فیبر نوری به ایستگاه گیرنده می‌روند، که در آن‌جا اندازه‌گیری فوتون مشترک نشان دهنده درهم‌تنیدگی حافظه‌های کوانتومی اتمی است.

داستان تکراری آلیس و باب

برای به‌اشتراک‌گذاری یک کلید، آلیس و باب (چنین نامگذاری‌ای برای دو طرف معمولاً توسط رمزنگاران و کارشناسان امنیت معمول است.) حالات کوانتومی اتم مربوطه خود را اندازه می‌گیرند. در هر مورد، این کار به صورت تصادفی در دو یا چهار جهت انجام می‌شود.

اگر جهت‌ها مطابقت داشته باشند، نتایج اندازه‌گیری به دلیل درهم تنیدگی یکسان هستند و می‌توان از آن‌ها برای تولید یک کلید مخفی استفاده کرد. همراه با سایر نتایج اندازه‌گیری، می‌توان یک نابرابری به اصطلاح بل را ارزیابی کرد. فیزیکدان جان استوارت بل در اصل این نابرابری‌ها را برای آزمایش این‌که آیا می‌توان طبیعت را با متغیرهای پنهان توصیف کرد یا خیر، ایجاد کرد.

واینفورتر می‌گوید: “معلوم شد که این امکان پذیر نیست.” او می‌افزاید: در DIQKD، از این آزمایش استفاده می‌شود. به‌ویژه برای اطمینان از این‌که هیچ دستکاری روی دستگاه‌ها وجود ندارد. به عنوان مثال، نتایج اندازه‌گیری پنهان از قبل در دستگاه‌ها ذخیره نشده است.

پارامترهای رمزنگاری کوانتومی

برخلاف رویکردهای قبلی، پروتکل پیاده‌سازی شده که توسط محققان NUS توسعه داده شد، از دو پارامتر اندازه‌گیری برای تولید کلید استفاده می‌کند. با معرفی پارامتر اضافی برای تولید کلید، رهگیری اطلاعات دشوارتر خواهد شد

این مطلب را نیز حتما بخوانید:  هاست چیست؟ انواع و کارکردهای آن چیست؟

از سوی دیگر، با روش‌های کلاسیک QKD، امنیت تنها زمانی تضمین می‌شود که دستگاه‌های کوانتومی مورد استفاده به اندازه کافی به خوبی مشخص شده باشند. تیم ون لنت، یکی از چهار نویسنده اصلی این کتاب، توضیح می‌دهد: “بنابراین، کاربران این پروتکل‌ها باید به مشخصات ارائه‌شده توسط فروشندگان QKD تکیه کنند و مطمئن باشند که دستگاه هنگام توزیع کلید به حالت دیگری از عملکرد تغییر نخواهد کرد.”

آقای Van Leent ادامه می‌دهد که حداقل یک دهه است که مشخص شده است که دستگاه‌های قدیمی QKD می‌توانند به.راحتی از بیرون هک شوند.

واینفورتر در ادامه می‌گوید: “با روش ما، اکنون می‌توانیم کلیدهای مخفی را با دستگاه‌های بدون مشخصه و بالقوه غیرقابل اعتماد تولید کنیم. در واقع، او ابتدا در مورد موفقیت آزمایش شک داشت. اما تیم او ثابت کرد که دلهره‌های او بی‌اساس است. همان‌طور که او به راحتی اعتراف می‌کند کیفیت تجربه را به طرز چشمگیری بهبود بخشید. در کنار پروژه همکاری بین LMU و NUS، گروه تحقیقاتی دیگری از دانشگاه آکسفورد توزیع کلید مستقل از دستگاه را نشان داد.

برای انجام این کار، محققان از سیستمی متشکل از دو یون درهم تنیده در یک آزمایشگاه استفاده کردند. چارلز لیم می‌گوید: “این دو پروژه پایه‌های شبکه‌های کوانتومی آینده را می‌سازند، که در آن ارتباطات کاملاً ایمن بین سایت‌های راه دور امکان‌پذیر است.”

اهداف آینده سیستم

یکی از اهداف بعدی گسترش سیستم به گونه‌ای است که چندین جفت اتم درهم تنیده را در خود جای دهد. ون لنت توضیح می‌دهد: «این حالت‌های درهم‌تنیدگی بیشتری ایجاد می‌کند. که این مسئله باعث افزایش توان داده و در نهایت امنیت کلید می‌شود». علاوه بر این، محققان مایلند دامنه را افزایش دهند. در پیکربندی فعلی، با از دست دادن حدود نیمی از فوتون‌های فیبر بین آزمایشگاه‌ها، محدود شد. در آزمایش‌های دیگر، محققان توانستند طول موج فوتون را به منطقه‌ای کم تلفات مناسب برای ارتباطات راه دور تبدیل کنند. به این ترتیب، فقط برای کمی نویز اضافی، آن‌ها توانستند برد اتصال شبکه کوانتومی را به 33 کیلومتر افزایش دهند.

این مطلب را نیز حتما بخوانید:  مزایا و معایب دوربین های مداربسته

منابع

ساینس دیلی – ترجمه از انگلیسی

مطالب مرتبط
تلسکوپ جیمز وب 1 دقیقه

تلسکوپ جیمز وب نخستین اکتشاف فضایی خود را انجام داد

golearnwork

تلسکوپ جیمز وب نخستین اکتشاف فضایی خود را انجام داد. این تلسکوپ، ۲۵ دسامبر سال میلادی گذشته، سوار بر موشک آریان از گویان به فضا پرتاب شد و در یکی از نقاط لاگرانژی زمین قرار گرفت. هنر یا علم؟ کدامیک بهتر است؟ شاید این سوال شما را به یاد کلیشه موضوع انشاء معروف بیندازد؛ علم […]

تصاویر جدید تلسکوپ فضایی جیمز وب 1 دقیقه

تصاویر جدید تلسکوپ فضایی جیمز وب

golearnwork

تصاویر جدید تلسکوپ فضایی جیمز وب یک کهکشان نزدیک را در طیف نوری کاملا جدید نشان می‌دهد. برای این که از جزئیات این تصاویر مطلع شوید با ما همراه باشید. مقاله آموزشی: دانش نجوم یا ستاره شناسی چیست؟ این تصویر ترکیب شده، ترکیبی از داده‌های تلسکوپ‌های هابل و وب را برای کهکشان مارپیچی NGC 7496 […]

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سبد خرید
Subtotal 0 تومان