يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية كسر التشفير في وقت أقرب مما كان متوقعًا باستخدام الخوارزمية الجديدة

يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية كسر التشفير في وقت أقرب مما كان متوقعًا باستخدام الخوارزمية الجديدة

الطابع الزمني: 2 أكتوبر 2023 10:00 صباحًا

أحد الاستخدامات الأكثر رسوخًا وإزعاجًا للحاسوب الكمومي المستقبلي هو القدرة على فك التشفير. يمكن لخوارزمية جديدة أن تقلل بشكل كبير من حاجز تحقيق ذلك.

على الرغم من كل الضجيج حول الحوسبة الكمومية، لا تزال هناك علامات استفهام كبيرة حولها ما هي أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي ستكون مفيدة بالفعل؟. هناك آمال في أن يتمكنوا من تسريع كل شيء بدءًا من عمليات التحسين وحتى التعلم الآلي، ولكن مدى سهولة وسرعة ذلك يظل غير واضح في كثير من الحالات.

هناك شيء واحد مؤكد تمامًا: وجود حاسوب كمي قوي بما فيه الكفاية يمكن أن يجعل مخططات التشفير الرائدة لدينا عديمة القيمة. وفي حين أن الألغاز الرياضية التي تقوم عليها غير قابلة للحل تقريبًا بواسطة أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية، إلا أنها ستكون قابلة للحل تمامًا بالنسبة لكمبيوتر كمي كبير بما يكفي. وهذه مشكلة لأن هذه المخططات تؤمن معظم معلوماتنا عبر الإنترنت.

وكانت نعمة الادخار هي أن المعالجات الكمومية الحالية بعيدة كل البعد عن الحجم المطلوب. ولكن بحسب أ ابلغ عن علوماكتشف عالم الكمبيوتر في جامعة نيويورك عوديد ريجيف خوارزمية جديدة يمكنها تقليل عدد الكيوبتات المطلوبة بشكل كبير.

يعيد هذا النهج بشكل أساسي صياغة واحدة من أنجح الخوارزميات الكمومية حتى الآن. في عام 1994، ابتكر بيتر شور من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا طريقة لتحديد الأعداد الأولية التي يجب ضربها معًا للحصول على رقم معين - وهي مشكلة تُعرف باسم التحليل الأولي.

بالنسبة للأعداد الكبيرة، تعد هذه مشكلة صعبة للغاية وسرعان ما تصبح مستعصية على أجهزة الكمبيوتر التقليدية، ولهذا السبب تم استخدامها كأساس لنظام تشفير RSA الشهير. ولكن من خلال الاستفادة من الظواهر الكمومية مثل التراكب والتشابك، يمكن لخوارزمية شور حل هذه المشكلات حتى بالنسبة للأعداد الكبيرة بشكل لا يصدق.

وقد أدت هذه الحقيقة إلى قدر لا بأس به من الذعر بين خبراء الأمن، خاصة وأن المتسللين والجواسيس يمكنهم جمع البيانات المشفرة اليوم ثم انتظار تطوير أجهزة كمبيوتر كمومية قوية بما يكفي لفكها. وعلى الرغم من تطوير معايير التشفير ما بعد الكمي، إلا أن تنفيذها عبر الويب قد يستغرق سنوات عديدة.

من المحتمل أن يكون الانتظار طويلاً بالرغم من ذلك. تعتمد معظم تطبيقات RSA على مفاتيح بطول 2048 بت على الأقل، وهو ما يعادل عددًا مكونًا من 617 رقمًا. الباحثين فوجيتسو محسوبة مؤخرا أن الأمر سيستغرق حاسوبًا كميًا متسامحًا تمامًا مع الأخطاء يحتوي على 10,000 كيوبت في 104 يومًا لكسر رقم بهذا الحجم.

ومع ذلك، فإن خوارزمية ريجيف الجديدة، الموصوفة في ملف تم نشر ما قبل الطباعة في arXiv، من المحتمل أن تقلل هذه المتطلبات بشكل كبير. لقد أعادت ريجيف صياغة خوارزمية شور بشكل أساسي بحيث أصبح من الممكن العثور على العوامل الأولية للعدد باستخدام خطوات منطقية أقل بكثير. يتضمن تنفيذ العمليات في الكمبيوتر الكمي إنشاء دوائر صغيرة من عدد قليل من الكيوبتات، المعروفة باسم البوابات، والتي تؤدي عمليات منطقية بسيطة.

في خوارزمية شور الأصلية، عدد البوابات المطلوبة لتحليل عدد ما هو مربع عدد البتات المستخدمة لتمثيله، والذي يشار إليه بـ n2. لن يتطلب نهج ريجيف سوى ذلك n1.5 لأنها تبحث عن العوامل الأولية عن طريق إجراء عمليات ضرب أصغر لعدد كبير من الأرقام بدلاً من عمليات ضرب كبيرة جدًا لعدد واحد. كما أنه يقلل من عدد البوابات المطلوبة باستخدام خوارزمية كلاسيكية لمزيد من معالجة المخرجات.

في هذه الورقة، يقدر ريجيف أنه بالنسبة لرقم 2048 بت، فإن هذا يمكن أن يقلل عدد البوابات المطلوبة بمقدار XNUMX إلى XNUMX أوامر من حيث الحجم. إذا كان هذا صحيحًا، فقد يمكّن أجهزة الكمبيوتر الكمومية الأصغر بكثير من فك تشفير RSA.

ومع ذلك، هناك قيود عملية. كبداية، يشير ريجيف إلى أن خوارزمية شور تستفيد من مجموعة من التحسينات التي تم تطويرها على مر السنين والتي تقلل من عدد الكيوبتات المطلوبة لتشغيلها. ومن غير الواضح حتى الآن ما إذا كانت هذه التحسينات ستعمل على النهج الجديد.

كما قال مارتن إيكيرا، الباحث في الحوسبة الكمومية لدى الحكومة السويدية علوم يبدو أن خوارزمية ريجيف تحتاج إلى ذاكرة كمومية لتخزين القيم المتوسطة. سيتطلب توفير تلك الذاكرة كيوبتات إضافية ويؤثر على أي ميزة حسابية تتمتع بها.

ومع ذلك، فإن البحث الجديد هو تذكير في الوقت المناسب أنه عندما يتعلق الأمر بتهديد الحوسبة الكمومية للتشفير، المشاركات الهدف تتحرك باستمراروالتحول إلى مخططات ما بعد الكم لا يمكن أن يحدث بالسرعة الكافية.

الصورة الائتمان: شراء مراجعات جوجل

يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية كسر التشفير في وقت أقرب مما كان متوقعًا باستخدام خوارزمية PlatoBlockchain الجديدة لذكاء البيانات. البحث العمودي. منظمة العفو الدولية.

الطابع الزمني:

اكثر من التفرد المحور