اینترنت ایمن با رمزنگاری کوانتومی با سرعت بالا

پیشرفت های اخیر در حوزه رایانه های کوانتومی، باعث تسهیل دسترسی هکرها به این ماشین های قدرتمند شده و زمینه را برای شکستن سخت ترین کدهای امنیتی اینترنتی فراهم می کند. با شکسته شدن کدهای امنیتی استاندارد، تمامی داده های آنلاین – از اطلاعات پزشکی تا تراکنش های بانکی – در معرض خطر حملات هکرها قرار می گیرند.

برای مقابله با تهدیدات آینده، محققان بدنبال استفاده از همان ویژگی های رایانه های کوانتومی، برای ایجاد اشکال ضد هک رمزنگاری داده های کوانتومی هستند.

سیستم جدید قادر به ایجاد و توزیع کدهای رمزگذاری با نرخ های مگابیت در ثانیه است که 5 تا 10 برابر سریعتر از روش های موجود است

دانیل گوتیر (Daniel Gauthier)، استاد فیزیک دانشگاه ایالتی اوهایو تأکید کرد: احتمالا رایانه کوانتومی کارآمدی داریم که ممکن است قادر به شکستن کدهای رمزنگاری در آینده نزدیک باشد؛ از همین رو، باید بدنبال روش های متفاوت برای تأمین امنیت اینترنت در آینده باشیم.

روش های رمزنگاری کوانتومی با دستاورد اخیر محققان، یک گام به استفاده در مقیاس گسترده تر نزدیک شده است.

تیمی از محققان دانشگاه دوک، دانشگاه ایالتی اوهایو و آزمایشگاه ملی Oak Ridge، با همکاری عقیل عابدزاده، دانش آموخته دانشگاه فردوسی مشهد و دانشجوی دکتری فیزیک دانشگاه دوک، سیستم جدیدی را طراحی کرده اند که قادر به ایجاد و توزیع کدهای رمزگذاری با نرخ های مگابیت در ثانیه است که 5 تا 10 برابر سریعتر از روش های موجود است.

(شبیه سازی از یک دستگاه ارتباطی کوانتومی با ابعاد بزرگ – تصویر: عقیل عابدزاده، دانشگاه دوک)

کارکرد سیستم جدید

اطلاعات شخصی ارسال شده در اینترنت شامل خریدهای آنلاین، تراکنش های بانکی، اطلاعات پزشکی، نخست با استفاده از یکی از کلیدها موسوم به کلیدهای رمزگذاری (encryption keys)، رمزگذاری شده و سپس با استفاده از همان کلیدها برای دریافت کننده، رمزگشایی و قابل خواندن می شوند.

هر دو طرف باید به همان کلید محرمانه دسترسی داشته باشند. توزیع کلید کوانتومی (QKD) از یکی از ویژگی های اساسی مکانیک کوانتومی برای تبادل کلیدها به شیوه ای است که بلافاصله وجود نقص ایمنی را به دو طرف هشدار می دهد.

اگرچه QKD نخستین بار در سال 1984 به صورت تئوری مطرح شد، اما فناوری های که از کاربرد آن در مقیاس بزرگ پشتیبانی می کنند، تنها به صورت آنلاین هستند. شرکت های اروپایی، سیستم های مبتنی بر لیزر برای QKD عرضه می کنند؛ چین از یک ماهواره برای ارسال کلید کوانتومی به دو ایستگاه زمینی استفاده می کند.

مشکل سیستم های موجود این است که تنها می توانند کلیدها را با نرخ های نسبتا پایین – بین ده ها تا صدها کیلوبیت در ثانیه – انتقال بدهند که بسیار کند محسوب می شود.

در سیستم جدید نیز از یک لیزر ضعیف برای رمزگذاری اطلاعات بر روی فوتون های منفرد نور استفاده می شود، اما محققان راهی برای انتقال اطلاعات بیشتر بر روی هر فوتون کشف کردند که سرعت این روش را بشدت افزایش داد: با تنظیم زمانی که در آن، فوتون آزاد می شود و استفاده از ویژگی فوتون موسوم به فاز (phase)، سیستم جدید توانست به جای یک بیت، دو بیت اطلاعات را در ثانیه رمزگذاری کند.

بررسی ها نشان داد که این روش در برابر حملات متداول و حتی در زمان خرابی تجهیزات که زمینه را برای نفوذ فراهم می کند، ایمن است.

نتایج این مطالعه در شماره اخیر مجله Science Advances منتشر شد.

 

 

مترجم: معصومه سوهانی

منبع: phys.org

No tags for this post.