چاپ

آریا جوان - پردازش کوانتومی یا رایانش کوانتومی جهش بزرگ بعدی در دنیای فناوری خواهد بود. دراین‌میان، حفاظت از داده در این جهش اهمیت فراوانی دارد.

کامپیوترهای کوانتومی برنامه‌ی جدی کنونی شرکت‌های پیش‌گام دنیای فناوری از گوگل تا علی‌بابا در چین 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:
6 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 مصنوعی در 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 7500 کیلومتر افزایش داد. البته در ارتباطات زمینی، استفاده از شبکه‌های فیبر نوری پیشنهاد می‌شود که درحال‌حاضر، در محدوده‌ی حدودی 250کیلومتری 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. درحال‌حاضر،‌ ارتباطات کوانتومی محدودیت فاصله دارند
مقام‌های استان‌های Anhui و Shanfong که این شبکه‌ی فیبر نوری از آن‌ها می‌گذرد، درمجموع هشتادمیلیون دلار در این پروژه سرمایه‌‌گذاری کردند. درواقع، این پروژه نیز مانند دیگر برنامه‌های زیرساختی بزرگ چین حمایت گسترده‌‌ی دولت را دریافت کرد. خط ارتباطی ایجادشده برای این پروژه‌ی عظیم به شهرها و مناطق دیگر نیز توسعه داده خواهد شد. هدف چین تا سال 2030، اجرای شبکه‌‌ای است که کلیدهای رمزنگاری کوانتومی را در سرتاسر جهان توزیع کند.

دراین‌میان، برخی کارشناسان امنیتی به اثربخشی رمزنگاری کوانتومی شک دارند. درواقع ازآنجایی‌که این فناوری بسیار جدید محسوب می‌شود، هنوز به‌طور جدی آزمایش‌ نشده است. به‌بیان‌دیگر تا پیش از انجام آزمایش‌های جدی تجربی،‌ نمی‌توان تأیید متخصصان شکاک رمزنگاری جهان‌ را دریافت کرد. البته، کارشناسان درگیر در پروژه‌ی شبکه‌ی پکن‌شانگهای اعتقاد دارند این شبکه پیشرفتی درخورتوجه در این زمینه ایجاد کرد. چائو یانگ-لو ، استاد فیزیک دانشگاه علم و فناوری چین که در این پروژه حضور داشت، یکی از همین کارشناسان امیدوار به شبکه‌ی کوانتومی است. در شبکه‌های سنّتی، افراد و سازمان‌ها با هدف استراق‌سمع در هر بخش از مسیر انتقال اطلاعات، توانایی رهگیری و دسترسی به اطلاعات را دارند. به‌بیان‌دیگر، دولت‌ها می‌توانند در هر مرحله از ارتباط وارد خط ارتباطی شوند. پروفسور لو در مصاحبه‌ای درباره‌ی پروژه‌ی خود می‌گوید در این شبکه در طول حدود دوهزار کیلومتر، فقط چند نقطه‌ی آسیب‌پذیر باقی ماند: می‌دانیم این روش راهکاری اولیه محسوب می‌شود. درواقع، راهکار نهایی هنوز ارائه نشده است؛ اما همین مرحله هم پیشرفت بسیار بزرگی در بحث امنیت بود. درمقابل دولت چین، آمریکا و صنعت آن قرار دارند. البته نگاه آن‌ها به بحث رمزنگاری کوانتومی فقط کمی از سطح آزمایشگاهی فراتر رفته است. درعوض، محققان آمریکایی تلاش می‌کنند با استفاده از روش‌های عادی ریاضیاتی الگوریتم‌های رمزنگاری پیشرفته‌تری توسعه دهند که توانایی مقابله با کامپیوترهای کوانتومی را داشته باشد. درنتیجه، این فناوری به زیرساخت‌های جدید نیاز ندارد.

اریک هی از تیم کوانتوم‌اکسچنج Qubitekk استارتاپی آمریکایی در جنوب کالیفرنیا است که برای افزایش امنیت شبکه‌ی برقی در منطقه‌ی تنسی ، از این فناوری‌های جدید استفاده می‌کند. استارتاپی دیگر با نام Quantum Xchange شبکه‌ی رمزنگاری کوانتومی در منطقه‌ی شمال‌شرق را توسعه می‌دهد. این استارتاپ با هدف خدمت‌رسانی در این زمینه به بانک‌های وال‌استریت و شرکت‌های بزرگ دیگر فعالیت می‌کند. محققان دانشگاه استونی بروک نیر درحال‌کار روی تأسیس شرکت سوم فعال در این حوزه هستند. آمریکا برخلاف چین هنوز پروژه‌های عملی زیادی در این زمینه اجرا نکرده است
نکته‌ی واضح این است که استارتاپ‌های کوچک آمریکایی، همچون کیوبیتک، قطعا توانایی رقابت با میلیون‌ها دلار زیرساخت آماده‌شده‌ی چین برای رمزنگاری کوانتومی را ندارند. افزون‌براین، بسیاری از متخصصان اعتقاد دارند دستاوردهای بزرگ در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی رخ می‌دهند. درزمینه‌ی همین تحقیقات آزمایشگاهی، دپارتمان انرژی آمریکا در‌حال‌آماده‌سازی شبکه‌ای آزمایشی در شیکاگو است که به‌نوعی شبیه به سیستم‌های اجراشده در چین محسوب می‌شود. درباره‌ی سازمان‌های همکار با این استارتاپ‌ها، آزمایشگاه‌های لوس‌آلاموس و اوک‌ریج مشغول همکاری با کیوبیتک هستند. شرکت کوانتوم‌اکسچنج نیز درحال‌جابه‌جایی تجهیزاتش به منطقه‌ی Hudson Street 60 است. این منطقه هاب قدیمی شرکت وسترن‌یونیون بود که امروز، به‌‌عنوان هاب اینترنت منطقه‌ی Lower Manhattan فعالیت می‌کند.

آزمایشگاه کوانتوم دانشگاه شیکاگو کوانتوم‌اکسچنج درحال‌توسعه‌ی لینک رمزنگاری کوانتومی بین منهتن و نیویورک است که هدف اتصال بانک‌های بزرگ این دو منطقه را در سر می‌پروراند. البته، هدف نهایی گسترش این شبکه به مناطق شمالی و جنوبی ساحل شرقی آمریکا خواهد بود. مراکز تحقیقاتی دیگر، همچون دانشگاه شیکاگو، درحال‌کار روی پروژه‌هایی پیشرفته‌تر با هدف تولید تقویت‌کننده‌های کوانتومی هستند. این تجهیزات که با نام Quantum Repeater شناخته می‌شوند، برد شبکه‌های رمزنگاری کوانتومی را افزایش می‌دهند. دیوید آشالوم ، یکی از استادان دانشگاه شیکاگو و از مدیران اصلی تحقیقات کوانتومی این دانشگاه، درباره‌ی این موضوع می‌گوید: هنوز به هدف نهایی نرسیده‌ایم. البته امیدواریم که هدف تا چند سال آینده محقق شود. روش‌های ارتباطات کوانتومی به سخت‌افزارهای جدید نیازمند هستند. این سخت‌افزارها خطوط گسترده‌ی فیبر نوری و حتی ماهواره‌های جدید را دربرمی‌گیرد. به‌علاوه، نیاز به دستگاه‌هایی با توانایی تشخیص فوتون‌های نوری نیز احساس می‌شود.

دیوید آشالوم کیوبیتک روی شبکه‌های رمزنگاری کوانتومی کار می‌کند؛ اما هنوز دستگاه‌های مخصوص تشخیص نور برای اجرای این کار را دراختیار ندارد. این استارتاپ تشخیص‌دهنده‌ها را از تولیدکننده‌ای کوچک در نیوجرسی می‌خرید. در آوریل امسال، این تولیدکننده تجارت دستگا‌ه‌های خود را به شرکتی چینی به‌نام RMY فروخت و درنتیجه، استارتاپ کیوبیتک با کمبود منابع رو‌به‌رو شد. البته شرکت چینی قول تحویل دستگاه‌ها را به کیوبیتک داد؛ اما چند وقت پیش اعلام کرد به‌‌دلیل مشکلاتی در تولید دستگاه‌های جدید تا مارس سال آینده (مصادف با اسفند1397) آماده نخواهد شد. تولیدکنندگان و تیم‌های کوچک‌وبزرگ دیگر هم در جهان مشغول ساخت این دستگاه‌ها هستند؛ اما درحال‌حاضر، آمریکایی‌ها کمبود سخت‌افزار را برای پیشرفت پروژه‌های خود حس می‌کنند.