کامپیوترهای کوانتومی جهان را تغییر می‌دهند

این روزها، عصر کامپیوترهای پر سرعت است و کامپیوترهای کوانتومی که پدیده‌ای نوظهور هستند، طی چند سال آینده، شیوه‌های ارتباطی انسان‌ها، درمان بیماری‌ها و حتی حل مسائل چالش برانگیز کنونی را به کل متحول خواهند کرد. اما برخی از متخصصان صنعت کامپیوتر، نگرانند که کامپیوترهای کوانتومی بتوانند حتی خود اینترنت را نیز از کار بیندازند.

گوگل تحقیقات جدیدی انجام داده که اعلام می‌کند چنین اتفاقی ممکن است زودتر از چیزی که پیش‌بینی شده روی دهد. بر اساس تحقیقی که خبر آن به‌صورت غیر‌رسمی منتشر شده، کامپیوترهای کوانتوم به زودی به مقام برتری کوانتوم یا quantum supremacy دست پیدا خواهند کرد. یعنی، کامپیوترهای کوانتوم قادر به انجام فعالیت‌هایی خواهند شد که در حال حاضر حتی قدرتمندترین کامپیوترها نیز از انجام آنها ناتوان هستند.

این تئوری را اولین بار دکتر ریچارد فینمن در سال ۱۹۸۲ مطرح کرد. در این تئوری ادعا می‌شود که کامپیوترهای کوانتوم، وِیژگی‌های اختصاصی فیزیک کوانتوم را دارا هستند و با پیشرفت علم کامپیوتر، به قدرت پردازشی دست پیدا می‌کنند که فراتر از هر کامپیوتر دیگری است. کامپیوترهای کوانتوم، به جای استفاده بیت‌های سنتی – صفر و یک‌هایی که برای ذخیره و انتقال داده استفاده می‌شود- از بیت‌های کوانتومی یا کیوبیتز (qubits) بهره برده‌اند. کیوبیت‌ها دیگر محدود به دو حالت دوگانه صفر و یک نبوده و می‌توانند با هر بار اضافه شدن به سیستم کامپیوتر کوانتومی، قدرت آن را به طرز قابل‌توجهی افزایش ‌دهند. کیوبیت‌ها برای ادامه فعالیت خود باید در محیط بسیار سرد نگهداری شوند - تقریبا نزدیک به صفر مطلق( ۲۷۳- درجه‌سلسیوس).

این ویژگی باعث می‌شود که نگهداری این نوع کامپیوترها اگر غیر‌ممکن نباشد، بسیار هزینه بر شود. به‌عبارت دیگر، شاید تنها، شرکت‌های عظیمی همچون گوگل، ناسا یا سیا بتوانند به چنین قدرتی دست پیدا کنند. آن‌طور که از ادله بر می‌آید، ظاهرا گوگل در رابطه با تکنولوژی این سبک انقلابی از کامپیوترها نیز، مثل دیگر حوزه‌ها پیشتاز شده است. این شرکت موفق شده یک کامپیوتر ۷۲-qubit تولید کند که قادر است محاسبه‌ای را که یک سوپر کامپیوتر سنتی در ده هزار سال ! انجام می‌دهد، تنها در ۲۰۰ ثانیه انجام دهد.

اما چنین توسعه و دستاوردی قطعا بدون هزینه نخواهد بود. آقای تیم کالان، یکی از مسوولان شرکت امنیت سایبری Sectigo، هشدار داده که توسعه این نسل جدید از ماشین‌ها می‌تواند تبدیل به فاجعه‌ای شود که کالان از آن تحت عنوان «آخرامان کوانتومی» نام برده است. بیشترین تهدیدی هم که ایجاد می‌شود، در حوزه تکنولوژی‌های رمزگذاری هویدا خواهد شد مانند تکنیک‌هایی که همین حالا در برنامه‌های پیغام‌رسانی مانند واتساپ دیده می‌شود. دو سیستم معمول رمزگذاری که RSA و ECC نام دارند، می‌توانند از تمام داده‌های کاربران در مقابل مجرمان سایبری، هکرها و آژانس‌های جاسوسی محافظت کند.

داده‌های مربوط به ارگان‌ها و دولت‌ها، دپارتمان‌های آموزشی، تجاری و پزشکی، با وجود کامپیوترهای کوانتومی می‌تواند در معرض خطر بزرگی قرار بگیرد؛ زیرا سیستم‌های قدرتمند این کامپیوترها می‌تواند به سرعت داده‌های رمزگذاری شده را بشکند و هیچ مانعی در مقابل آن وجود ندارد.

آقای کالان در مصاحبه‌ای با The Independent می‌گوید: «فعلا هیچ کس نمی‌تواند به‌طور قطع بگوید که کامپیوترهای کوانتوم چه زمانی موفق خواهند شد سیستم‌های رمزگذاری RSA و ECC را شکست دهند، اما بسیاری از تحلیلگران معتقدند این اتفاق بین ۱۰ الی ۱۵ سال آینده رخ خواهد داد.» کالان توضیح می‌دهد در چنین شرایطی، تمام حوزه‌های دنیای صنعت، از سیستم‌های مدرن اقتصاد، تجاری، ارتباطی، حمل‌و‌نقل گرفته تا حوزه‌های ساخت‌و‌ساز، انرژی، دولت‌ها، ت، پزشکی و سلامت می‌توانند تحت سلطه اهداف و نیات صاحبان این قدرت جدید در بیایند.

هشدار داده شده که اگر تدابیری اندیشیده نشود، بیت‌کوین می‌تواند دقیقا همزمان با ورود کامپیوترهای کوانتومی، از صحنه فضای مجازی حذف شود. علاوه بر سیطره روی حوزه‌های حیاتی مانند دولت‌ها، اقتصاد و زیرساخت‌های مهم کشورها، برخی معتقدند که کامپیوترهای کوانتوم می‌توانند باعث پایان یافتن دوران قدرت ارزهای مجازی مانند بیت‌کوین شوند. زیرساخت‌های تکنولوژیک بیت‌کوین و ارزهای مشابه، بر پایه پیشرفت‌های تکنولوژی رمزگذاری یا cryptography بنا نهاده شده، پیشرفت‌هایی که می‌تواند از شبکه‌های بلاک‌چین در برابر حملات سایبری محافظت کند. اما کامپیوترهای کوانتوم می‌توانند قدرت این سیستم‌های حفاظتی را از بین ببرند.

شرکت امنیت سایبری Post Quantum، درباره بیت‌کوین اعلام‌کرده: «بدون شک، ضدکامپیوترهای کوانتومی نیست» و هشدار داده اگر تدابیر لازم اتخاذ نشود، بیت‌کوین می‌تواند دقیقا همزمان با ورود کامپیوترهای کوانتومی، از صحنه فضای مجازی حذف شود. خوشبختانه، ظاهرا راه‌حل‌هایی نیز وجود دارد و اقداماتی در حال انجام است تا الگوریتم‌های ضدکوانتومی تولید شود که بتواند دنیای دیجیتال را در برابر این نسل جدید از کامپیوترها حفظ کند. موسسه ملی استانداردهای تکنولوژی (National Institute for Standards and Technology یا Nist) در آمریکا، همین حالا موفق شده ۲۰ الگوریتم جدید در رابطه با تغییر تکنیک‌های امنیت رمزگذاری مجازی طراحی کند. البته اینکه میزان کارآیی این الگوریتم‌ها تا چه اندازه است فعلا مشخص نیست.

تکنولوژی رمزگذاری، علاوه‌بر اینکه باید با کامپیوترهای کوانتومی و حملات سایبری دست و پنجه نرم کند باید تلاش کند تا شیوه‌های فعال ماندن روی کامپیوترهای سنتی و گوشی‌های هوشمند را نیز به روز نگه دارد. اقای کالن می‌گوید:« کامپیوترهای کوانتومی قرار نیست جایگزین کامپیوترهای سنتی کنونی شوند. به‌عبارت دیگر، این دو سبک مختلف از صنعت کامپیوترها، کنار یکدیگر و دوشادوش هم فعالیت خواهند کرد. به همین دلیل، پارادایم‌های رمزگذاری در آینده باید بتوانند علاوه ‌بر مقابله با حملات سایبری از سوی کامپیوترهای کوانتومی، با حوزه کامپیوترهای سنتی نیز سازگار باقی بمانند.»

به‌عقیده آقای کالن، اگرچه به‌صورت تئوریک، با آخرامان کوانتومی حداقل یک دهه فاصله داریم اما اصلا بعید نیست که این اتفاق زودتر نیز رخ دهد. برخی از متخصصان صنعت کامپیوتر، نگرانند که کامپیوترهای کوانتومی بتوانند حتی خود اینترنت را نیز از کار بیندازند. تحقیقاتی در حال انجام است که نشان می‌دهد دقیقا چقدر زمان می‌برد تا کامپیوترهای کوانتومی به چنین مرحله خطرناکی برسند. این تحقیق، ازسوی تیمی به رهبری مایکل موسکا، یکی از موسسان لابراتوار Institute for Quantum Computing از دانشگاه واترلو در کانادا انجام می‌پذیرد. بر اساس آنچه که تا سال ۲۰۱۶، تیم تحقیقاتی ماسکو برآورده کرده، ۱۵ درصد احتمال دارد که این رویداد تا قبل از سال ۲۰۲۶ رخ دهد. در آخرین گزارش تحقیقاتی که موسکا منتشر کرده، هشدار ترسناکی اعلام شده است: اگر کامپیوترهای کوانتوم به گونه‌ای توسعه می‌یابند تا دنیا را تغییر دهند، ابتدا باید راهی برای نجات دنیا اتخاذ کرد.