क्वांटम-सुरक्षित ऑनलाइन शॉपिंग एक कदम और करीब आती है - फिजिक्स वर्ल्ड

क्वांटम-सुरक्षित ऑनलाइन शॉपिंग एक कदम और करीब आती है - फिजिक्स वर्ल्ड

टाइम स्टैम्प: 23 जनवरी, 2024 सुबह 9:00 बजे

एक व्यक्ति एक हाथ में क्रेडिट कार्ड पकड़े हुए है और दूसरे हाथ से स्क्रीन टैप कर रहा है
(सौजन्य: आईस्टॉक/जे-यूनो)

महामारी के दौरान ऑनलाइन शॉपिंग में तेजी आई, लेकिन यह खरीदारों और विक्रेताओं दोनों से जुड़े घोटालों के प्रति संवेदनशील बनी हुई है। क्वांटम संचार, सैद्धांतिक रूप से, सुरक्षा की एक और परत जोड़ सकता है, लेकिन किसी लेनदेन को केवल संचारित करने के बजाय सुरक्षित रूप से सत्यापित करने के लिए संदेश के एक बिट के लिए हजारों क्वांटम बिट्स (क्यूबिट्स) से युक्त "हस्ताक्षर" की आवश्यकता होती है।

आज के शोर, अपूर्ण क्वांटम सिस्टम के लिए, यह एक बहुत ऊंची बाधा है, लेकिन चीन के नानजिंग विश्वविद्यालय, रेनमिन विश्वविद्यालय और बीजिंग नेशनल लेबोरेटरी फॉर कंडेंस्ड मैटर फिजिक्स के शोधकर्ताओं ने इसे कम करने का एक तरीका ढूंढ लिया है। वन-टाइम यूनिवर्सल हैशिंग नामक गणितीय तकनीक का उपयोग करके, जो छोटी सुरक्षित "कुंजियाँ" उत्पन्न करती है, शोधकर्ताओं ने ई-कॉमर्स लेनदेन को सत्यापित करने के लिए आवश्यक क्वैबिट की संख्या को काफी हद तक कम कर दिया है। उन्होंने एक ऐसी योजना के आधार पर विभिन्न यथार्थवादी स्रोत दोषों पर भी विचार किया जो उपयोग किए गए माप उपकरणों से स्वतंत्र है, जिससे जानकारी वितरित करने के लिए सही संकेतों की आवश्यकता से बचा जा सके।

QKD से QDS तक

क्वांटम संचार इस सिद्धांत पर आधारित है कि जो कोई भी क्वांटम राज्यों में एन्कोड किए गए संदेश को रोकने की कोशिश करता है, वह अनिवार्य रूप से इन राज्यों में इस तरह से हस्तक्षेप करेगा कि आसानी से पता लगाया जा सके। यह सिद्धांत पहले से ही क्वांटम कुंजी वितरण (क्यूकेडी) में उपयोग किया जाता है, लेकिन अपने आप में, क्यूकेडी ई-कॉमर्स सुरक्षा की गारंटी नहीं दे सकता क्योंकि यह केवल एक सुरक्षित संचार चैनल प्रदान करता है। यह अन्य महत्वपूर्ण ई-कॉमर्स उद्देश्यों जैसे कि अखंडता, प्रामाणिकता या गैर-अस्वीकृति (अस्वीकृति वह है जहां एक पक्ष अनुबंध को अस्वीकार करता है) को लागू नहीं करता है।

इन अन्य उद्देश्यों को पूरा करने के एक संभावित तरीके में एक अधिक जटिल विधि शामिल है जिसे क्वांटम डिजिटल सुरक्षा (क्यूडीएस) के रूप में जाना जाता है। यह विधि अनुबंध पर हस्ताक्षर करने और भुगतान करने के लिए अद्वितीय कुंजी उत्पन्न करने के लिए क्यूकेडी में क्वांटम राज्यों के सुरक्षित संचरण और सूचना सिद्धांत के गणित का उपयोग करती है।

अति-सुरक्षित प्रोटोकॉल

शोधकर्ताओं के क्यूडीएस प्रोटोकॉल में तीन पक्ष शामिल हैं: एक व्यापारी, एक ग्राहक और एक तीसरा पक्ष (टीपी)। इसकी शुरुआत व्यापारी द्वारा सुसंगत क्वांटम अवस्थाओं के दो अनुक्रम तैयार करने से होती है, जबकि ग्राहक और टीपी सुसंगत अवस्थाओं का एक-एक अनुक्रम तैयार करते हैं। व्यापारी और ग्राहक फिर एक मध्यस्थ को एक सुरक्षित क्वांटम चैनल के माध्यम से एक राज्य भेजते हैं, जो एक हस्तक्षेप माप करता है और उनके साथ परिणाम साझा करता है। यही प्रक्रिया व्यापारी और टीपी के बीच होती है। ये समानांतर प्रक्रियाएं व्यापारी को दो कुंजी उत्पन्न करने में सक्षम बनाती हैं जिनका उपयोग वे एक बार की सार्वभौमिक हैशिंग के माध्यम से अनुबंध के लिए हस्ताक्षर बनाने के लिए करते हैं।

एक बार ऐसा होने पर, व्यापारी ग्राहक को अनुबंध और हस्ताक्षर भेजता है। यदि ग्राहक अनुबंध से सहमत है, तो वे व्यापारी की तरह ही एक कुंजी उत्पन्न करने के लिए अपनी क्वांटम स्थिति का उपयोग करते हैं और इस कुंजी को टीपी को भेजते हैं। इसी प्रकार, टीपी अनुबंध और हस्ताक्षर प्राप्त करने के बाद अपनी क्वांटम स्थिति से एक कुंजी उत्पन्न करता है। क्लाइंट और टीपी दोनों हैश फ़ंक्शन की गणना करके और हस्ताक्षर के साथ अपने परिणाम की तुलना करके हस्ताक्षर को सत्यापित कर सकते हैं। यदि दोनों हस्ताक्षर सत्यापित करते हैं तो ग्राहक से टीपी को भुगतान किया जा सकता है। यदि उनमें से कोई भी हस्ताक्षर सत्यापित नहीं कर पाता है, तो अनुबंध स्वतः निरस्त हो जाता है।

क्वांटम रिटेलर

शोधकर्ताओं ने प्रमुख पीढ़ी के लिए क्वांटम अवस्थाओं का उत्पादन करने के लिए क्वांटम चैनलों के रूप में ऑप्टिकल फाइबर और चरण और तीव्रता दोनों में संशोधित एक स्पंदित लेजर का उपयोग करके इस प्रोटोकॉल को प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित किया। सही उपकरणों की आवश्यकता को खत्म करने के लिए, उन्होंने इस प्रणाली के स्रोत दोषों की विशेषता बताई और मुख्य उत्पादन प्रक्रिया को चार-चरण माप उपकरण-स्वतंत्र QKD नामक विधि के साथ जोड़ा। यह विधि एक सुरक्षित कुंजी प्राप्त करने के लिए मध्यवर्ती हस्तक्षेप माप पर ऑप्टिकल पल्स के चरण का उपयोग करती है, भले ही माप करने वाले मध्यस्थ पर भरोसा नहीं किया जा सकता है।

सिस्टम की कार्यक्षमता का परीक्षण करने के लिए, टीम ने इसका उपयोग 428 केबी डेटा वाली एक फ़ाइल पर हस्ताक्षर करने के लिए किया, जो लगभग अमेज़ॅन वेब सेवा ग्राहक समझौते के आकार का है। वे इस हस्ताक्षर को प्रति सेकंड 0.82 बार करने में सक्षम थे, और सिस्टम ग्राहक और व्यापारी के बीच 100 किमी के बराबर दूरी के साथ भी काम करता था।

टीम के सदस्य हुआ-लेई यिनरेनमिन के एक क्वांटम संचार विशेषज्ञ का कहना है कि काम से पता चलता है कि ई-कॉमर्स को निजी संचार के रूप में कुशलतापूर्वक और व्यावहारिक रूप से निष्पादित करने के लिए गैर-अस्वीकरण सुविधाओं का उपयोग करना संभव है। अगला कदम वास्तविक महानगरीय क्वांटम नेटवर्क का उपयोग करके व्यावहारिक परिदृश्यों में तकनीक का प्रदर्शन करना होगा। "हम संबंधित दरों और ट्रांसमिशन दूरी को बेहतर बनाने के लिए क्वांटम तकनीक (उच्च परिशुद्धता चरण लॉकिंग और चरण ट्रैकिंग तकनीकों सहित) को और अधिक विकसित करने के लिए अधिक शोध समूहों के साथ सहयोग करने की उम्मीद करते हैं", वह बताते हैं। भौतिकी की दुनिया.

किन वांग, नानजिंग यूनिवर्सिटी ऑफ पोस्ट्स एंड टेलीकम्युनिकेशंस के एक आईटी और नेटवर्किंग विशेषज्ञ, जो शोध में शामिल नहीं थे, का कहना है कि क्यूडीएस पर आधारित क्वांटम ई-कॉमर्स योजना संबंधित शास्त्रीय योजनाओं की तुलना में बेहतर सुरक्षा और व्यावहारिकता प्रदान करती है। वह कहती हैं कि टीम की सबसे बड़ी उपलब्धि क्यूडीएस को ई-कॉमर्स के भीतर एक उपयोगी परिदृश्य तक विस्तारित करना है, जिससे दैनिक जीवन में इसके संभावित अनुप्रयोगों का प्रदर्शन हो सके। हालाँकि, वह प्रायोगिक प्रदर्शन में उपयोग किए गए सैग्नैक-प्रकार के ऑप्टिकल सेटअप की आलोचना करती हैं, जिसके बारे में उनका कहना है कि यह "ट्रोजन हॉर्स" प्रकार के हैक के प्रति संवेदनशील हो सकता है।

शोध में प्रकाशित किया गया है विज्ञान अग्रिम.

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