امنیت با چاشنی کوانتوم
اتم‌های مصنوعی، آینده روشنی پیش روی دنیای امنیت قرار می‌دهند
از کارت‌های اعتباری گرفته تا حساب‌های بانکی، ما همواره با اطلاعات دیجیتالی بسیار حساسی سروکار داریم. اطلاعاتی که هر روز در فضای مجازی مبادله می‌شوند. تقریبا از اوایل دهه 90 میلادی که برای اولین بار پژوهشگران اطلاع پیدا کردن کامپیوترهای کوانتومی دارای چه قابلیت‌هایی هستند، مبحث امنیت وارد فاز جدیدی از نگرانی‌ها شد. قابلیت‌های ارائه شده از سوی این کامپیوترها بسیاری از کارشناسان حوزه امنیت را دچار نگرانی کرده است.

پژوهشگران امنیتی به این دلیل نگران اطلاعات بسیار حساس هستند که فیزیک کوانتوم پیش‌بینی کرده است کامپیوترهای کوانتومی در مقایسه با کامپیوترهای رایج امروزی از سرعت بسیار بیشتری برخوردار هستند. آزمایش‌های محدودی که در این زمینه انجام شده، نشان داده است کامپیوترهای کوانتومی این قابلیت را دارند تا رمزنگاری کلید عمومی که امروزه از سوی سامانه‌های کامپیوتری مورد استفاده قرار می‌گیرد را به ساده‌ترین شکل ممکن شکسته و به درون ارتباطات محافظت شده وارد شود. رویکردی که امروزه حاکم است به این شکل عمل می‌کند که دو سامانه کامپیوتری از کلید رمزنگاری عمومی به منظور برقراری یک ارتباط خصوصی و پنهان استفاده می‌کنند. در رمزنگاری کلید عمومی هر دستگاه یک کپی از کلید عمومی خاص خودش را در اختیار دارد که در واقع یک تکه از اطلاعات دیجیتالی است. کامپیوتر دوم نیز کلید خصوصی خاص خود را دارد و این دو سامانه بر مبنای این کلیدها سعی می‌کنند اطلاعاتی را برای یکدیگر ارسال کنند. این اطلاعات زمانی که به دست طرف مقابل می‌رسد رمزگشایی می‌شود. به این شکل دو سامانه قادر هستند یک کانال ایمن را به وجود آورده و به تبادل اطلاعات بپردازند.

 اما مشکل این روش این هست که همواره عامل سومی وجود دارد که می‌تواند این ارتباط را شکسته و به استراق‌سمع اطلاعات بپردازد. بدتر آن‌که یک کامپیوتر کوانتومی می‌تواند به سرعت کلید خصوصی طرف مقابل را محاسبه کرده و پیام‌ها را مشاهده کند. این دقیقا همان چالش آینده است که متخصصان حوزه امنیت از هم اکنون نگران آن هستند. برای حل این مشکل پژوهشگران امیدوار هستند تا از توزیع کلید کوانتومی استفاده کنند. در این روش دو سامانه کوانتومی می‌توانند یک کانال ایمن را با استفاده از یک کلید غیرقابل رویت به وجود آورند. برای پیاده‌سازی چنین سازوکاری می‌توان از جفت فوتون‌های به دام افتاده که نقاط کوانتومی نامیده می‌شوند برای برقراری یک ارتباط کوانتومی استفاده کرد.

در همین ارتباط گروهی از پژوهشگران اتریشی دانشگاه اسنبروک راهکاری ابداع کرده‌اند که به آن‌ها اجازه داده است از نقاط کوانتومی به منظور ذخیره‌سازی اطلاعات استفاده کنند. این نقاط ترکیبات نیمه رسانایی هستند که عرض نانومتری دارند و به لحاظ الگوی رفتاری، مشابه با اتم‌های مصنوعی هستند. شبیه به یک اتم، الکترون‌ها در یک نقطه کوانتومی سطح مشخصی از گسست انرژی دارند. زمانی که به این نقاط انرژی داده می‌شود تغییر سطح می‌دهند. این گروه از پژوهشگران اتریشی موفق به ابداع روش تازه‌ای شدند. اگر یک نقطه کوانتومی بتواند فوتون درستی را جذب کند، باعث پرش یک الکترون به سطح بالاتری از انرژی می‌شود. زمانی که این اتفاق رخ می‌دهد، یک شکاف باز در سطح پایین‌تر انرژی به وجود می‌آید که دانشمندان این شکاف را حفره (hole) نام نهاده‌اند. در این حالت الکترون انرژی اصلی خود را از دست اده و یک فوتون را نشر می‌دهد که این فوتون حفره موجود را پر می‌کند. ترکیب میانی الکترون برانگیخته شده و حفره اگزایتون exciton نامیده می‌شود. ترکیب دو اگزایتون و دو حفره biexciton نامیده می‌شود که یک جفت فوتون را نشر می‌دهد. برای تحریک این دو ترکیب در نقاط کوانتومی می‌توان از پالس‌های لیزری استفاده کرد. این پالس‌ها به دانشمدان اجازه داده‌اند تا اطلاعات روی جفت فوتون‌های ساطع شده را رمزنگاری کنند. از این تکنیک برای انتقال اطلاعات در مسیرهای طولانی نیز می‌توان استفاده کرد. اما ناخالصی‌هایی که در نقاط کوانتومی وجود دارد باعث شده است تا به دام انداختن فوتون‌ها به سختی امکان‌پذیر باشد. پژوهشگران برای حل این مشکل از تکنیک تابش لیزر ثانیه‌ای استفاده کرده‌اند. در این تکنیک می‌توان ناخالصی سطوح الکترون را پر کرد.

این‌گونه به نظر می‌رسد که تکنیک‌هایی همچون توزیع کلید کوانتومی چالش امنیتی همراه با محاسبات کوانتومی را برطرف خواهد کرد. در نتیجه این احتمال وجود دارد که در آینده نه تنها کامپیوترهای کوانتومی، بلکه خطوط ارتباطی کوانتومی ایمن را نیز در اختیار داشته باشیم. 


ماهنامه شبکه را از کجا تهیه کنیم؟
ماهنامه شبکه را می‌توانید از دکه‌های روزنامه فروشی تهران و شهرستان‌ها تهیه کنید. همچنین می‌توانید برای مطالعه شماره‌ها مختلف آن به کتابخانه‌های عمومی سراسر کشور مراجعه نمایید.

آخرین نسخه ماهنامه شبکه را دریافت کنید
برای دانلود ماهنامه شبکه 222 با پرونده ویژه «ترفندهای سیستم‌عامل‌ها» اینجا کلیک کنید.

اشتراک ماهنامه شبکه
اشتراک ماهنامه شبکه یکی دیگر از راه‌های دسترسی به مطالب مجله است؛ به ویژه اشتراک آنلاین که با قیمتی مناسب محتوای کامل مجله، شامل مطالب و آگهی‌ها را در ختیار شما قرار می‌دهد.

برچسب: 

مطالب پربازدید روز

پشتیبانی توسط ایران دروپال