NISQ دور اور اس سے آگے سے کوانٹم سیکیورٹی کے خطرات

یہ بڑے پیمانے پر خیال کیا جاتا ہے کہ کوانٹم کمپیوٹر کم از کم 15 سال تک ہمارے سیکیورٹی سسٹم کو کوئی سنگین نقصان نہیں پہنچا سکیں گے۔ یہی وہ وقت ہے جب پورے پیمانے پر، فالٹ برداشت کرنے والے کوانٹم کمپیوٹرز دستیاب ہوں گے اور مناسب وقت میں RSA کو کریک کرنے کے لیے شور کے الگورتھم کو چلانے کے قابل ہوں گے۔ ٹھیک ہے، حقیقت بہت مدھم ہے: حقیقی کوانٹم سیکورٹی کے خطرات بہت زیادہ فوری ہیں، غالباً پانچ سال کے اندر۔

آپ پوچھ رہے ہوں گے، "واقعی؟ وہ کیسے؟"

یہ قریب ترین حفاظتی خطرات NISQ دور سے جو ہم آج پہلے ہی موجود ہیں، غلطی کا شکار کوانٹم ڈیوائسز پر چلنے والے heuristic الگورتھم سے ہوں گے۔

شور کے الگورتھم کا استعمال کرتے ہوئے، 2048-بٹ RSA نمبر کو فیکٹر کرنے کے لیے 100,000 دن کے لیے 10 فالٹ ٹولرنٹ کوئبٹس، یا 20 گھنٹے کے لیے 8M NISQ کوئبٹس کی ضرورت ہوتی ہے۔ چونکہ ہمارے پاس کم از کم ایک دہائی تک اتنے بڑے کوانٹم کمپیوٹرز نہیں ہوں گے، اس لیے ہم محسوس کر سکتے ہیں کہ ہمارے پاس تیاری کے لیے کافی وقت ہے۔

لیکن آج کے NISQ ڈیوائسز کا استعمال کرتے ہوئے، ہم Zapata Computing میں ایک heuristic algorithm کے ساتھ آئے ہیں۔ تغیراتی کوانٹم فیکٹرنگ (VQF، پیٹنٹ)، جس کا ہم اندازہ لگاتے ہیں کہ ایک گھنٹے کے اندر تقریباً 2048 NISQ qubits کے ساتھ 6,000-bit RSA نمبر کو فیکٹر کر سکتا ہے۔ معروف کوانٹم کمپیوٹر کمپنیوں کے شائع شدہ پروڈکٹ روڈ میپس کی بنیاد پر، اس پیمانے پر NISQ کوانٹم کمپیوٹرز پانچ سالوں میں دستیاب ہونے کی امید ہے۔

اس کے بارے میں سوچیں. کوانٹم سیکیورٹی خطرہ اس سے کہیں زیادہ فوری ہے جس کا سب سے زیادہ احساس ہوتا ہے۔

ٹھیک ہے، آپ سوچ رہے ہوں گے، "ہورسٹک الگورتھم کیا ہے، اور اس معاملے میں، جب RSA نمبر کو توڑنے کی بات آتی ہے تو کیا یہ شور کے الگورتھم سے زیادہ طاقتور کیوں ہے؟"

کمپیوٹنگ پیچیدگی کے علمبردار اور ٹورنگ ایوارڈ یافتہ، اسٹیفن کک نے اس کی اچھی طرح وضاحت کی:

A " heuristic الگورتھم وہ ہے جو کسی مسئلے کو روایتی طریقوں کے مقابلے تیز رفتار اور زیادہ موثر انداز میں حل کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے اور رفتار کے لیے بہترینیت، درستگی، درستگی یا مکملیت کی قربانی دے کر۔"

دوسرے لفظوں میں، ایک heuristic الگورتھم ریاضیاتی طور پر مکمل یا نظریہ میں ثابت نہیں ہوتا، لیکن یہ عملی طور پر کام کرتا ہے۔ ہیورسٹک الگورتھم کی ایک معروف مثال نیورل نیٹ ورکس ہیں، جو کہ چہرے کی شناخت جیسی ایپلی کیشنز میں انتہائی کارآمد ثابت ہوئے ہیں، باوجود اس کے کہ اس کے کام کرنے کا کوئی ریاضیاتی ثبوت نہیں ہے۔ مزید برآں، یہ زیادہ درست اور زیادہ طاقتور ہوتا جا رہا ہے کیونکہ بہتر عصبی عصبی نیٹ ورک ڈیزائن کیے گئے ہیں۔

ہمارا VQF الگورتھم ایک اور مثال ہے۔ شور کے الگورتھم کے برعکس، یہ ایک ہائبرڈ الگورتھم ہے جو کوانٹم کمپیوٹرز اور کلاسیکل کمپیوٹرز دونوں کا استعمال کرتا ہے۔ خاص طور پر، یہ فیکٹرنگ کے مسئلے کو ایک مشترکہ اصلاح کے مسئلے میں نقشہ بناتا ہے، پری پروسیسنگ کے لیے کلاسیکل کمپیوٹرز کا استعمال کرتا ہے، اور معروف کوانٹم اپروکسیمیٹ آپٹیمائزیشن الگورتھم (QAOA) کا استعمال کرتا ہے۔ اس نقطہ نظر نے بڑی تعداد کو فیکٹر کرنے کے لیے درکار qubits کی تعداد کو نمایاں طور پر کم کر دیا ہے۔

NISQ خطرہ PQC دھمکی سے بہت زیادہ قریب ہے۔

جبکہ اکیڈمیا، معیاری اداروں، اور سیکورٹی فرموں میں زیادہ تر کوششیں پوسٹ کوانٹم کریپٹوگرافی (PQC) کے دور سے سیکورٹی خطرات کو کم کرنے پر مرکوز ہیں جس میں شور کے الگورتھم پورے پیمانے پر چل رہے ہیں، غلطی برداشت کرنے والے کوانٹم سے متوقع خطرات کے ساتھ سڑک کے نیچے ایک دہائی یا اس سے زیادہ۔ کمپیوٹرز، VQF الگورتھم نے NISQ دور میں کوانٹم کمپیوٹرز پر چلنے والے heuristic algorithms سے قریبی مدت کے حفاظتی خطرات کی فزیبلٹی کو بے نقاب کیا ہے جس میں ہم آج پہلے ہی ہیں۔

ہم اس مسئلے کو قریب سے دیکھ رہے ہیں اور بڑے اداروں، حکومتوں اور تنظیموں سے بات کر رہے ہیں۔ یہ اس قسم کا کوانٹم سائبر سیکیورٹی خطرہ ہے جس کے بارے میں وہ سب سے زیادہ فکر مند ہیں۔

کوانٹم سائنسدانوں کے ہمارے گہرے بنچ کے ساتھ اور ہمارے Orquestra® سافٹ ویئر پلیٹ فارم کوانٹم کمپیوٹرز پر چلتے ہوئے، ہم نے تحقیق، تشخیص، جانچ، درجہ بندی اور تصدیق سمیت NISQ دور اور اس سے آگے کے سیکیورٹی خطرات کے لیے بہتر تیاری میں مدد کے لیے ٹولز اور خدمات کا ایک سیٹ تیار کیا ہے۔

آئیے آج شروع کرتے ہیں۔

جے لیو، زاپاٹا کمپیوٹنگ میں پروڈکٹ کے VP