روش تازه محققان MIT رمزنگاری پیشرفته جاری برای محافظت از دنیای دیجیتال را دور می‌زند_مجله رشد

محققان دانشگاه MIT الگوریتم جدیدی را گسترش داده‌اند که می‌تواند به ماشین‌های کوانتومی امکان دهد تا راه حلهای رمزنگاری که اکنون دنیای دیجیتال ما را محافظت می‌کنند، به شدت شکسته شوند. این دستاورد، اهمیت حیاتی گسترش راه حلهای تازه رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم را برجسته می‌کند.

محققان در یک بیانیه مطبوعاتی توضیح دادند: «این سیستم بر این ایده محکم است که فاکتورسازی یک عدد ۲۰۴۸ بیتی (عددی با ۶۱۷ رقم) برای یک کامپیوتر در زمان زمان معقول زیاد دشوار است.» با این حال، کامپیوترهای کوانتومی از اصول منحصر به فرد مکانیک کوانتومی منفعت‌برداری می‌کنند و ظرفیت نظری برای انجام این فاکتورسازی با شدت‌های زیاد بالاتر را دارند. اما کامپیوترهای کوانتومی نیز از نقص‌ها به دور نیستند. چالش‌های مهم آن‌ها شامل نویز و محدودیت‌های منبع های است.

یک مدار کوانتومی که تصمیم دارد یک عدد زیاد بزرگ را فاکتورسازی کند، باید چندین اجرا را انجام دهد و عملیات‌هایی را انجام دهد که شامل محاسبه توان‌هایی همانند ۲ به توان ۱۰۰ می‌بشود. اما محاسبه این چنین توان‌های بزرگی هزینه‌بر است و انجام آن در یک کامپیوتر کوانتومی دشوار است، چون کامپیوترهای کوانتومی فقط می‌توانند عملیات برگشت‌پذیر را انجام بدهند. در بیانیه مطبوعاتی توضیح داده شده است: «مربع کردن یک عدد یک عمل برگشت‌پذیر نیست، به این علت هر بار که یک عدد مربع می‌بشود، باید حافظه کوانتومی بیشتری برای محاسبه مربع بعدی اضافه کرد.»

محققان تکنیکی را برای محاسبه توان‌ها با منفعت گیری از یک سری از اعداد فیبوناچی کشف کردند. این روش فقط به ضرب ساده نیاز دارد که برگشت‌پذیر است، به جای مربع کردن. مهم‌تر از آن، این روش فقط به دو واحد حافظه کوانتومی برای محاسبه هر توان نیاز دارد. وایکونتاناتان برجسته کرد: «این همانند یک بازی پینگ‌پنگ است که در آن با یک عدد اغاز می‌کنیم و سپس بین دو رجیستر حافظه کوانتومی به عقب و جلو می‌پریم و ضرب می‌کنیم.»

علاوه بر این، کامپیوترهای کوانتومی با منفعت گیری از مدارهای کوانتومی متشکل از دروازه‌های کوانتومی کار می‌کنند که می‌توانند نویز تشکیل کنند و تبدیل اشتباه شوند. با این حال، دستیابی به دروازه‌های کوانتومی بدون اشتباه در یک ماشین واقعی مقدور نیست. تیم تحقیقاتی برای حل این مشکل، از تکنیکی منفعت گیری کرد که نتایج فاسد را فیلتر می‌کند و فقط نتایج صحیح را پردازش می‌کند.

در بیانیه مطبوعاتی آمده است: «نتیجه نهایی یک مدار است که به طور قابل توجهی حافظه کارآمدتر است. علاوه بر این، تکنیک تصحیح خطای آن‌ها علتمی‌بشود الگوریتم عملی‌تر بشود. اگرچه این پیشرفت قدم مهمی در جهت فاکتورسازی کوانتومی عملی است، اما پیاده‌سازی آن بر روی سخت‌افزار کوانتومی واقعی تا این مدت یک مقصد آینده است.

کامپیوترهای کوانتومی جاری قابلیت‌های ملزوم برای اجرای این چنین الگوریتم‌های پیچیده‌ای را ندارند. با این حال، همانطور که اودد ریگف، دانشمند کامپیوتر در دانشگاه نیویورک، اشاره کرد، کار تیم MIT «الگوریتم‌های فاکتورسازی کوانتومی را به حقیقت نزدیک‌تر می‌کند. این پیشرفت نیاز سریع به گسترش سیستم‌های رمزنگاری تازه مقاوم در برابر حملات کوانتومی را برجسته می‌کند.