الحوسبة الكمية: هل ستكسر أمان التشفير في غضون بضع سنوات؟

الأمن الرقمي ، نحن نعيش التقدم والخصوصية

احترس طرق أمان التشفير الحالية - الحوسبة الكمومية قادمة لتناول طعام الغداء الخاص بك.

كاميرون كامب

يوليو 27 2023  •  , 3 دقيقة. اقرأ

إذا استمرت الوتيرة السريعة التي تقوم بها مجموعات مثل Google بالتخزين المؤقت لأجهزة الكمبيوتر الكمومية ، فقم بإسقاط ساعة التصوير أيضًا لإصلاح أو استبدال خوارزميات التشفير المستخدمة لتأمين كل شيء تقريبًا قبل أن تصبح قابلة للاختراق تمامًا. السبب: تم ​​تجديد البنية الأساسية للحوسبة - البتة - لتحتوي على كميات هائلة من البيانات في كل شيء يسمى كيوبت (اختصار لـ "بت الكم"). بعد الادعاء يعود التفوق الكمومي في عام 2019، قامت Google Quantum AI ببناء الآن الجيل الثاني من الكمبيوتر يمكنه هضم ومعالجة كمية مجنونة منها في وقت قياسي ، مما يسمح لهم بالتخلص من المصادقة حتى تنكسر.

وهذه ليست سوى البداية.

الحوسبة الكمومية هي تقنية ملتوية - لكنها واعدة - وهي سريعة التأثر بشدة بمشاكل الضوضاء التي أفسدت التقنية ، والتي تميل إلى جعلها متوترة. لكن اجعلها هادئة بما يكفي لتكون قابلة للاستخدام إلى أقصى حد ، وستغير قوة الحوسبة بشكل أساسي ، بأوامر من حيث الحجم.

للقيام بذلك ، يستخدم نظام جديد لتقليل الضوضاء والاستمرار في معالجة المعلومات القابلة للاستخدام مخططًا يسمى أخذ عينات الدائرة العشوائية (RCS) ، والذي يسمح بمعالجة 70 كيلوبت ، مقابل الجيل الأخير البالغ 53 كيلوبت على المعالج الكمي الجميز. هذا فرق كبير في قوة المعالجة. هناك جهود كبيرة للدفع نحو معالجة كيوبت أعلى إذا كان بإمكان التقنية إما أن تجعل الكم أقل ضوضاء ، أو تحسن أدائها وسط الضوضاء المتزايدة ، أو ، على الأرجح ، كليهما.

حتى مع المستوى الحالي لقوة الحوسبة ، يقدر الفريق ، "نستنتج أن عرضنا بقوة في نظام الحوسبة الكمومية التي تتجاوز الكلاسيكية". يعني هذا بشكل أساسي أن أيا كانت أجهزة الكمبيوتر العملاقة التي يستخدمها العالم الآن ستصبح ديناصورات بسرعة ، وهو ما يشبه إلى حد ما تكثيف قوة الحوسبة للإطار الرئيسي بالأمس في هاتف ذكي ربما تكون جالسًا في جيبك. ولا يتعلق الأمر فقط بمقياس سرعة الحوسبة: الحوسبة الكمومية بطبيعتها متوازية بشكل كبير ، مع قدرة الكيوبتات على حساب أشياء كثيرة بشكل فعال في نفس الوقت.

يبدو وكأنه مجموعة من أفلام الخيال العلمي ، فإن أحدث مشارك بواسطة فريق Google يضع سجلات سرعة مقنعة ويعد بالمزيد. يبدو نوعًا ما أيضًا كمنشأة ولادة لطائرات بدون طيار تعمل بالبطاريات في المستقبل ، ولكن حتى الآن لا شيء من ذلك.

هذا يعني أن التشفير الذي نستخدمه كل يوم يشكل المصادقة التي نستخدمها - كل شيء - لجعل المصادقة صعبة للغاية بحيث لا يمكن تخمينها أو الهندسة العكسية أصبحت أكثر قابلية للهندسة العكسية. تستند رموز التشفير الحالية المستخدمة على نطاق واسع إلى قابليتها لكسر الأمان على ما إذا كانت منصات الحوسبة العملية الحالية يمكنها التكرار من خلال مجموعات كافية لتخمين المجموعة الصحيحة لكسر القفل في إطار زمني عملي معين. حتى باستخدام أجهزة الكمبيوتر العملاقة الحديثة ذات التشفير الحديث على نطاق واسع ، فإن تخمين المجموعة الصحيحة قد يستغرق سنوات ، وربما سنوات عديدة.
ولكن ما يمكن أن تخمنه أجهزة الكمبيوتر العملاقة الحديثة في سنوات عديدة ، يمكن للجيل الثاني من معالج Sycamore الذي يستخدم RCS تخمينه في ثوانٍ أو دقائق ، مما يعني أنه يمكن أن يكسر خوارزميات أمان "الكمبيوتر الكلاسيكية" الحالية.

ماذا سنستخدم بعد ذلك للتشفير؟ هناك مجال للدراسة يستخدم الحوسبة الكمومية لتوليد هذه العمليات الحسابية الأكثر تعقيدًا والتي سيكون من الصعب تخمينها. ويرجع ذلك جزئيًا إلى زيادة القيود العملية الحالية لما يعتبر "عددًا عشوائيًا" بواسطة الحوسبة الكلاسيكية ، والتي تصبح بعد ذلك بذرة خوارزميات أكثر أمانًا تُستخدم في التشفير. وحتى مع ذلك ، عندما يحدث "التطبيق القاتل" الكمومي الجديد ، سيستغرق طرحه سنوات. هذا في صالح المهاجم.

حتى لو تم طرحه بسرعة ، فمن غير المرجح أن تكون حشود أدوات الأمان الموجودة هناك (فكر في أجهزة التوجيه للإنترنت بالكامل ، أو تقنية الرموز المشفرة على مستوى الحكومة) قادرة في البداية على تبني المخططات الجديدة دون ترقيات كبيرة للأجهزة .

لا يعني ذلك أن الجهات الفاعلة السيئة سوف تنفد وتبني حاسوبًا فائقًا كميًا - إنها ضخمة ومكلفة - لكن المشتبه بهم المعتادين من الدول القومية مهتمون بالتأكيد بتقديم طلب.

تعد الحوسبة الكمومية أيضًا بتسريع محركات AI / ML بطرق يصعب تصورها. أضف إلى ذلك حل المشكلات المعقدة بشكل مذهل مثل نمذجة الطقس ، أو فهم أكوام البيانات العملاقة التي تبدو شاقة ، مثل العثور على التهديدات المعقدة ، ويمكنك رؤية الجاذبية.

وفي الوقت نفسه ، ما زلنا نحاول حث الأشخاص على اعتماد المصادقة متعددة العوامل ، لذلك لا تزال أساسيات الأمان سارية ، وسوف تستمر لبعض الوقت في المستقبل. لكن منصة الحوسبة الكمومية ستكون في مستقبلك. ربما ، يومًا ما سيكون في جيبك مثل iPhone 73.