رمزنگاری کوانتومی با سرعت بالا می‌تواند به امنیت اینترنت در آینده کمک کند

محققان خواص مشابه عجیبی را به کار می‌برند که با استفاده از رایانه‌های کوانتومی رمزنگاری کوانتومی ضدجعل روی اطلاعات ایجاد می‌کند.

به لطف یک سیستم تازه توسعه یافته توسط دانشمندانی از دانشگاه‌های دوک و ایالت اوهایو در ایالات متحده امریکا، استفاده از رمزنگاری کوانتومی وسیع‌تر می‌شود. این سیستم در مقایسه با سرعت اینترنت فعلی در هنگام اجرای چندین سیستم به طور موازی، می‌تواند کدهای رمزنگاری را ۵ مگابیت در ثانیه یعنی ۵ تا ۱۰ برابر سریعتر از روش‌های موجود توزیع کند. نظریه جدید نشان می‌دهد که این روش در مقابل حملات امنیتی متداول ایمن است.

پیشرفت‌های اخیر در رایانه‌های کوانتومی به زودی این امکان را برای هکرها فراهم خواهد کرد که با دسترسی به دستگاه‌های به اندازه کافی قدرتمند حتی دشوارترین کدهای استاندارد امنیتی اینترنتی را از بین ببرند. با شکسته شدن این کدها، تمام اطلاعات آنلاین ما از سوابق پزشکی تا اسناد معاملات بانکی در برابر حمله هکرها آسیب پذیر خواهد بود. محققان برای مقابله با این تهدیدات، در حال بکارگیری ویژگی‌های عجیبی هستند که با استفاده از رایانه‌های کوانتومی روی اطلاعات، رمزنگاری کوانتومی ضدجعل ایجاد می‌کند.

و حالا استفاده از این روش رمزنگاری کوانتومی به لطف یک سیستم جدید توسعه یافته بوسیله دانشمندان گسترده‌تر می‌شود. سیستم آن‌ها قادر به تولید و توزیع یک مگابیت کد رمز در هر ثانیه است که این ۵ تا ۱۰ برابر سریعتر از روش‌های موجود در مقایسه با سرعت اینترنت فعلی است وقتی که چند سیستم به موازات هم در حال اجرا باشند. محققان نشان می‌دهند که این تکنیک در مقابل حملات متداول ایمن است، حتی با وجود تجهیزات معیوب که می‌تواند باعث نفوذ به سیستم شود.

خرید آنلاین، معاملات بانکی و سوابق و اسناد پزشکی ما همه بدلیل اینکه رمزنگاری شده‌اند برای هکرها نامفهوم هستند. اطلاعات خصوصی ارسال شده در شبکه اینترنت ابتدا با استفاده از کلیدهای رمزنگاری، کدگذاری می‌شوند و سپس توسط گیرنده با استفاده از همان کلید رمزگشایی می‌شوند. هر دو طرف باید دسترسی به همان کلید داشته باشند و کلید باید مخفی نگه داشته شود. توزیع کلید کوانتومی (QKD) از یک ویژگی اساسی مکانیک کوانتومی (اندازه‌گیری روی ذرات بسیار کوچک مانند الکترون‌ها یا فوتون‌ها، به طور خودکار خصوصیات آن‌ها را تغییر می‌دهد) برای مبادله کلیدها بهره می‌برد به صورتی که سریعا هر دو طرف فرستنده و گیرنده را به وجود نفوذ امنیتی آگاه می‌کند.

با اینکه نظریه توزیع کلید کوانتومی برای اولین بار در سال ۱۹۸۴ مطرح و مدت کوتاهی پس از آن اجرا شد؛ در حال حاضر فن‌آوری‌های حمایت کننده از استفاده گسترده آن فقط به صورت آنلاین وجود دارند. شرکت های اروپایی در حال حاضر سیستم های مبتنی بر لیزر برای توزیع کلید کوانتومی را به فروش می رسانند و چین در تابستان سال گذشته در یک رویداد تبلیغاتی از یک ماهواره برای ارسال یک کلید کوانتومی به دو ایستگاه زمینی در فاصله ۱۲۰۰ کیلومتری، استفاده کرد.

مشکل بسیاری از این سیستم‌ها کندی آن‌ها در انتقال کلیدها است. همانند بسیاری از سیستم‌های توزیع کلید کوانتومی، فرستنده کلید از لیزر ضعیف برای رمزنگاری اطلاعات روی فوتون‌های نور استفاده می‌کند. اما حالا دانشمندان راهی بهتر برای جا دادن اطلاعات بیشتر روی هر فوتون پیدا کردند که روش آن‌ها را سریعتر می‌کند.

با تنظیم زمان در موقع آزاد شدن فوتون و یک ویژگی فوتون که فاز نامیده می‌شود، سیستم می‌تواند دو بیت اطلاعات را به جای یک بیت روی فوتون کدگذاری کند. این ترفند همراه با آشکارسازهای با سرعت بالا توان ارسال کلیدها در این سیستم را ۵ تا ۱۰ برابر سریعتر از روش‌های دیگر افزایش می‌دهد.

از لحاظ نظری و در یک شرایط ایده‌آل، توزیع کلید کوانتومی روشی کاملا ایمن خواهد بود و هر گونه تلاشی برای هک کردن یک مبادله کلید باعث خطا در ارسال پیام خواهد شد که به راحتی توسط گیرنده تشخیص داده می‌شود. اما پیاده سازی توزیع کلید کوانتومی در شرایط واقعی به تجهیزاتی نیاز دارد و وجود معایب در این تجهیزات رخنه‌هایی را ایجاد خواهد کرد که هکرها می‌توانند از آن برای نفوذ بهره ببرند.

بنابراین محققان با دقت محدودیت‌های هر قطعه از تجهیزات مورد استفاده را مشخص و دسته بندی می‌کنند و به دنبال وارد کردن این شرایط و محدودیت‌ها در نظریه خود هستند به طوری که مطمئن شوند که سیستم آن‌ها امن است.

با اینکه یک فرستنده به بخش‌های خاصی نیاز دارد، همه اجزا از لحاظ تجاری در دسترس هستند. کلیدهای رمزنگاری که در فوتون‌های نور کدگذاری می‌شوند می‌توانند از طریق خط‌های فیبر نوری موجود  در تونل‌های زیرزمینی شهری ارسال شوند. به نظر می‌رسد که همه تجهیزات موردنیاز به غیر از آشکارسازهای تک فوتون در صنعت ارتباطات از راه دور وجود دارد و با کمی مهندسی می‌توان فرستنده و گیرنده را در ابعاد پردازنده یک رایانه تولید کرد.