ক্রিপ্টোগ্রাফি সিস্টেম তৈরি করতে ব্যবহৃত মহাজাগতিক-রে মিউন

পৃথিবীর পৃষ্ঠে মহাজাগতিক-রে মিউনের এলোমেলো আগমনের সময়গুলি গোপনীয় বার্তাগুলিকে এনকোড এবং ডিকোড করতে ব্যবহার করা যেতে পারে - অনুসারে হিরোইউকি তানাকা টোকিও বিশ্ববিদ্যালয়ে। তিনি দাবি করেন যে নতুন স্কিমটি অন্যান্য ক্রিপ্টোগ্রাফিক সিস্টেমের চেয়ে বেশি সুরক্ষিত কারণ এটি একটি গোপন কী বিনিময় করার জন্য একটি বার্তা প্রেরক এবং প্রাপকের প্রয়োজন হয় না। ল্যাবে প্রযুক্তির গুরুত্বপূর্ণ দিকগুলি নিশ্চিত করার পরে, তিনি মনে করেন এটি অফিস, ডেটা সেন্টার এবং ব্যক্তিগত বাড়িতে স্বল্প দূরত্বে ব্যবহারের জন্য বাণিজ্যিকভাবে প্রতিযোগিতামূলক হবে।

ক্রিপ্টোগ্রাফিক প্রোটোকলগুলির মধ্যে একটি গোপন কী তৈরি করা এবং বিতরণ করা জড়িত যা বার্তাগুলি এনক্রিপ্ট এবং ডিক্রিপ্ট করতে ব্যবহৃত হয়। বর্তমানে, সাধারণভাবে ব্যবহৃত ক্রিপ্টোগ্রাফি সিস্টেমগুলি খুব বড় সংখ্যার মৌলিক ফ্যাক্টরগুলি খুঁজে বের করার ক্ষমতা যাদের দ্বারা ক্র্যাক হতে পারে। প্রচলিত কম্পিউটার ব্যবহার করে এটি করা পৈশাচিকভাবে কঠিন তবে ভবিষ্যতের কোয়ান্টাম কম্পিউটার ব্যবহার করে এটি আরও সহজ কাজ হওয়া উচিত।

এই হুমকির সাথে মোকাবিলা করার বিকল্পগুলির মধ্যে নিজেই কোয়ান্টাম - হাইজেনবার্গের অনিশ্চয়তা নীতির ব্যবহার নিশ্চিত করার জন্য যে কোনও ইভসড্রপার প্রক্রিয়ায় তাদের উপস্থিতি প্রকাশ না করে চাবিটি চুরি করতে পারে না।

কোয়ান্টাম ত্রুটি

যাইহোক, এমনকি এই "কোয়ান্টাম কী বিতরণ" এর ত্রুটি রয়েছে। বিজ্ঞানীরা দেখিয়েছেন যে এনক্রিপশন হার্ডওয়্যারের দুর্বলতাগুলিকে কাজে লাগানো সম্ভব, যেমন একক-ফটোন ডিটেক্টরগুলিতে উজ্জ্বল আলো জ্বলে তাদের ক্লাসিক্যাল ডিভাইসে পরিণত করা। কী বিট সনাক্তকরণের জন্য তৃতীয় পক্ষের (যাদের বিশ্বাসযোগ্য হতে হবে না) ব্যবহার করে এই বিশেষ সমস্যাটি এড়ানো যেতে পারে, তবে এই ব্যবস্থাটি সোজা দুই পক্ষের এনক্রিপশনের চেয়ে বেশি ব্যয়বহুল।

তানাকার নতুন প্রস্তাবটি এলোমেলোতার একটি প্রাকৃতিক এবং চির-উপস্থিত সম্পদ: মহাজাগতিক-রশ্মি মিউন্সের দিকে ফিরে যাওয়ার পরিবর্তে শ্রোতাদের পরাস্ত করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। মহাজাগতিক রশ্মি, যা প্রধানত প্রোটন, গভীর স্থান থেকে পৃথিবীতে বর্ষণ করে এবং বায়ুমন্ডলে নিউক্লিয়াসের সাথে সংঘর্ষের সময় পাইন এবং অন্যান্য কণার ঝরনা তৈরি করে। এই পাইনগুলি তখন মিউনে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়, যা ইলেকট্রনের ভারী সংস্করণ। এই মিউয়নগুলি একে অপরের থেকে সম্পূর্ণ স্বাধীনভাবে পৃথিবীর পৃষ্ঠে আঘাত করে এবং প্রচুর পরিমাণে কঠিন পদার্থের মধ্য দিয়ে যেতে সক্ষম হয় যখন পদার্থগুলি আয়নিত করে তাদের শক্তির একটি ছোট অংশ হারায়।

ধারণাটি হ'ল বার্তা প্রেরক এবং গ্রহণকারীকে একে অপরের যথেষ্ট কাছাকাছি অবস্থান করা যাতে তারা উভয়ই একই মহাজাগতিক রশ্মির ঝরনার সংস্পর্শে আসে এবং একটি ঝরনার মধ্যে নির্দিষ্ট মিউনগুলির নিজস্ব পৃথক সনাক্তকরণ করতে পারে - যথা, সেই কণাগুলি যাদের গতিপথ ডিটেক্টর অতিক্রম করে। উভয় ব্যক্তির। প্রতিটি মিউনের আগমনের সময় রেকর্ড করে এবং ক্রিপ্টোগ্রাফিক কীগুলির জন্য র্যান্ডম ডেটা হিসাবে টাইম স্ট্যাম্প ব্যবহার করে, প্রেরক এবং প্রাপক স্বাধীনভাবে একই গোপন কীগুলি তৈরি করতে পারে - একে অপরের কাছে কীগুলি প্রেরণ না করেই।

সিঙ্ক্রোনাইজড ঘড়ি

নিশ্চিত করা যে প্রেরক এবং প্রাপক একই মিউন ব্যবহার করে কীগুলি তৈরি করতে দুটি সনাক্তকরণের মধ্যে সুনির্দিষ্ট সময় বিলম্বের কাজ করার উপর নির্ভর করে, যা সাবধানে সিঙ্ক্রোনাইজ করার সময় ডিটেক্টরের মধ্যে দূরত্ব জেনে করা হয় (মিউনগুলি সাধারণত 99.95% আলোর গতিতে ভ্রমণ করে) প্রতিটি প্রান্তে ঘড়ি। ক্রিস্টাল অসিলেটরের মতো স্থানীয় ঘড়ির টিক টিক সমন্বয় করতে একটি গ্লোবাল-পজিশনিং সিস্টেম ব্যবহার করে সিঙ্ক্রোনাইজেশন অর্জন করা যেতে পারে।

তানাকা তার কৌশলটিকে "কসমিক কোডিং অ্যান্ড ট্রান্সফার" (COSMOCAT) বলে এবং এটি দুটি ডিটেক্টর ব্যবহার করে যা একটি প্লাস্টিকের সিন্টিলেটর এবং একটি ফটোমাল্টিপ্লায়ার টিউব দিয়ে মিউনের আগমন পরিমাপ করে। গত বছরের জুনে চারটি ভিন্ন দিনে পরীক্ষা চালিয়ে, তিনি দেখিয়েছিলেন যে মিউনরা প্রকৃতপক্ষে সময়ে এলোমেলো পয়েন্টে পৌঁছায় - একটি পয়সোনিয়ান বিতরণের পরে একটি নির্দিষ্ট সময়ের মধ্যে একটি নির্দিষ্ট সংখ্যক ঘটনা পর্যবেক্ষণ করার সম্ভাবনা। তিনি আরও দেখিয়েছেন যে দুটি ডিটেক্টর ধারাবাহিকভাবে একই, র্যান্ডম টাইম স্ট্যাম্প তৈরি করে।

যাইহোক, পরীক্ষা চালানোর জন্য ব্যবহৃত জিপিএস সংকেত এবং ইলেকট্রনিক্সের সীমাবদ্ধতার কারণে তিনি প্রায় 20% ক্ষেত্রে সাধারণ মিউন সনাক্তকরণ (অন্যান্য এলোমেলো কণার বাধার বিপরীতে) স্থাপন করতে সক্ষম হন। এই সমস্যাটি কাটিয়ে উঠতে রিসিভার একাধিক কী ব্যবহার করে একটি প্রদত্ত বার্তাকে ডিকোড করার চেষ্টা করে এবং তারপরে রিসিভার সাফল্যের সংকেত দিলেই পরবর্তী বার্তায় চলে যায়।

স্মার্ট বিল্ডিং

এই অতিরিক্ত পদক্ষেপগুলি ডিক্রিপশন প্রক্রিয়াতে সময় যোগ করে এবং তাই যে হারে ডেটা প্রেরণ করা যায় তা ধীর করে দেয়। তবুও, তানাকা বলেছেন যে সিস্টেমটি এখনও বিদ্যমান প্রযুক্তির তুলনায় যথেষ্ট দ্রুত হবে। প্রকৃতপক্ষে, সম্মত সনাক্তকরণগুলি গড়ে প্রায় 20 Hz-এ সংঘটিত হয়েছিল, যা কমপক্ষে 10 Mbps-এর ডেটা ট্রান্সমিশন রেট বোঝায়। এটি একটি স্থানীয় নেটওয়ার্ক সিস্টেম যেমন ব্লুটুথ লো এনার্জির সাধারণ 10 kbps এর চেয়ে দ্রুত। তিনি মনে করেন যে এই বৃহত্তর ব্যান্ডউইথটি নতুন স্কিমটিকে স্বল্প-পরিসরের বেতার যোগাযোগের জন্য আকর্ষণীয় করে তুলবে যেমন "স্মার্ট" বিল্ডিংয়ের মধ্যে সেন্সর সংযোগ করা এবং ভবিষ্যতের বৈদ্যুতিক যানবাহনের পাওয়ার সময় নিরাপদে তথ্য বিনিময় করা।

মিউন্স: পারমাণবিক বর্জ্যের গভীরতা অনুসন্ধান করা

তানাকার মত, মাইকেল মানিয়াতাকোস সংযুক্ত আরব আমিরাতে নিউ ইয়র্ক ইউনিভার্সিটি আবু ধাবি ক্রিপ্টোগ্রাফির জন্য মহাজাগতিক মিউন থেকে একটি এলোমেলো সংখ্যা জেনারেটর তৈরিতে কাজ করেছে। কিন্তু তিনি এবং তার সহকর্মীরা দেখতে পেয়েছেন যে একটি উপযুক্ত ছোট ডিটেক্টর থেকে নির্দিষ্ট সময়ের মধ্যে পর্যাপ্ত পরিমাণে "এনট্রপি" তৈরি করার জন্য মিউনগুলি পর্যাপ্ত সংখ্যায় পৃথিবীর পৃষ্ঠে আসে না। "আমাদের গবেষণা উপসংহারে পৌঁছেছে যে বাস্তব সিস্টেমে এলোমেলোতা সোর্স করার জন্য মিউনগুলি একটি বাস্তব পদ্ধতি নয়," তিনি বলেছেন।

তানাকা স্বীকার করেছেন যে মুওন সনাক্তকরণের হার প্রযুক্তির সীমাবদ্ধতা রাখে কিন্তু জোর দেয় যে প্রায় 10 মিটার পর্যন্ত দূরত্বের বেতার যোগাযোগের জন্য হারগুলি পর্যাপ্ত। তার প্রদর্শনীতে তিনি বেশ বড় ডিটেক্টর ব্যবহার করেছিলেন – প্রতিটির পরিমাপ 1 মিটার² - বিট রেট সর্বাধিক করার জন্য। যাইহোক, তানাকা মনে করেন যে তিনি ডিটেক্টরগুলিকে তাদের বর্তমান আকারের পঞ্চমাংশে সঙ্কুচিত করতে পারেন এবং মূল প্রজন্মের হারকে পাঁচটি গুণক বাড়িয়ে তুলতে পারেন। প্রযুক্তিটি নিখুঁত করতে কতক্ষণ সময় লাগবে, তিনি বলেছেন পাঁচ বছরের মধ্যে তার একটি কার্যকরী প্রোটোটাইপ থাকা উচিত।

স্কিমের একটি সম্ভাব্য দুর্বলতা, তিনি উল্লেখ করেছেন, সম্ভাবনা হল একজন ইভড্রপার প্রেরক এবং প্রাপকের ডিভাইসের মধ্যে একটি তৃতীয় ডিটেক্টর স্থাপন করতে পারে এবং মিউন স্ট্রাইকগুলি স্বাধীনভাবে রেকর্ড করতে পারে। তিনি মনে করেন যে এই ধরনের যেকোন পরিকল্পনা "সম্পূর্ণ অব্যবহারিক" হবে কিন্তু বলেন যে সিস্টেমটি একটি অন্তর্নির্মিত সুরক্ষার সাথে আসে - GPS স্যাটেলাইট দ্বারা সম্প্রচারিত স্ট্যান্ডার্ড সময়ের তুলনায় একটি ছোট অস্থায়ী অফসেট। এই অফসেট, যা যোগাযোগকারী পক্ষগুলি তাদের পছন্দের যে কোনও সময় পরিবর্তন করতে পারে, এটির কারণে ইভসড্রপার মুওনের আগমনের সময়গুলিতে দ্বিমত পোষণ করে – ফলাফলের সাথে, তিনি বলেন, তারা "বার্তাটি ডিকোড করার চাবি চুরি করতে পারে না"।

গবেষণায় বর্ণনা করা হয়েছে iScience.

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• প্লেটোব্লকচেন। Web3 মেটাভার্স ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://physicsworld.com/a/cosmic-ray-muons-used-to-create-cryptography-system/