آینده امنیت سایبری با توزیع کلید کوانتومی

با ظهور و پیشرفت محاسبات کوانتومی، چشم‌انداز امنیت اطلاعات دستخوش تغییرات اساسی شده است. فناوری‌های کوانتومی نه‌تنها قابلیت‌هایی بی‌نظیر در پردازش داده‌ها ارائه می‌دهند، بلکه تهدیدی جدی برای روش‌های رمزنگاری رایج محسوب می‌شوند. این تغییرات، لزوم توسعه راهکار‌های امنیتی جدیدی را برای مقابله با خطرات احتمالی آشکار می‌سازد. 

به گزارش خبرنگار علمی برنا، توزیع کلید کوانتومی (QKD) به‌عنوان یکی از فناوری‌های نوین مبتنی بر مکانیک کوانتومی، افقی جدید برای ایمن‌سازی ارتباطات در برابر تهدیدات محاسبات کوانتومی ارائه می‌دهد. 

نگاهی دقیق به ارتباطات کوانتومی

با پیشرفت محاسبات کوانتومی، تهدیدی جدی برای استاندارد‌های امنیتی مدرن به وجود آمده است. اگرچه محاسبات کوانتومی هنوز قادر به شکستن روش‌های رمزنگاری رایج امروزی نیست، اما این احتمال وجود دارد که پیام‌های ذخیره‌شده در آینده رمزگشایی شوند. ازاین‌رو، باید نه‌تنها داده‌های امروز را در برابر رمزگشایی محافظت کنیم، بلکه رمزنگاری را برای آینده نیز غیرقابل نفوذ کنیم. در این راستا، نهاد‌هایی مانند آزمایشگاه ملی فیزیک (NPL) به استراتژی‌های امنیتی مبتنی بر فناوری کوانتومی، نظیر توزیع کلید کوانتومی (QKD)، پرداخته‌اند.

تهدید امنیتی محاسبات کوانتومی

با پیشرفت و در دسترس قرار گرفتن کامپیوتر‌های کوانتومی برای دولت‌ها و سازمان‌های خصوصی، خطرات مرتبط با داده‌های رمزگذاری‌شده افزایش می‌یابد. حملاتی که به‌عنوان «امروز جمع‌آوری کنید – بعد‌ها رمزگشایی کنید» شناخته می‌شوند، این امکان را برای مهاجمان فراهم می‌کند تا اطلاعات حساس را ذخیره کرده و در آینده رمزگشایی کنند. این موضوع بر ضرورت تغییر در امنیت داده‌ها تأکید دارد.

کامپیوتر‌های کوانتومی به‌واسطه توانایی خود در انجام محاسبات پیچیده سریع‌تر از کامپیوتر‌های کلاسیک، الگوریتم‌های رمزنگاری امروزی را تهدید می‌کنند. به‌ویژه، الگوریتم شور (Shor)، که برای فاکتورگیری سریع اعداد بزرگ طراحی شده است، می‌تواند امنیت رمزنگاری‌های فعلی را به خطر اندازد.

یکی از راه‌های پیشگیری از این تهدیدات، استفاده از استاندارد‌های رمزنگاری پساکوانتومی (PQC) است که توسط موسساتی نظیر مؤسسه ملی استاندارد‌ها و فناوری آمریکا (NIST) و آژانس امنیت سایبری اتحادیه اروپا (ENISA) تدوین شده‌اند. این استاندارد‌ها شامل الگوریتم‌های رمزنگاری‌ای هستند که در برابر حملات محاسبات کوانتومی مقاوم‌اند. بااین‌حال، تضمین کامل امنیت با این روش ممکن نیست و رویکردی ترکیبی که PQC و QKD را با هم ترکیب کند، می‌تواند مؤثرتر باشد.

ظهور سیستم‌های ارتباطی جدید – توزیع کلید کوانتومی

توزیع کلید کوانتومی (QKD) به‌عنوان فناوری‌ای نوین، از اصول مکانیک کوانتومی برای ایمن‌سازی کانال‌های ارتباطی استفاده می‌کند. برخلاف روش‌های رمزنگاری سنتی که بر پیچیدگی ریاضیات تکیه دارند، QKD کلیدی مشترک و محرمانه ایجاد می‌کند که اساس آن مکانیک کوانتومی است. در این روش، هرگونه تلاش برای استراق‌سمع به دلیل تغییر در وضعیت فوتون‌ها آشکار می‌شود.

چالش‌ها و امید‌ها در QKD

امنیت QKD بر پایه قوانین فیزیکی بنا شده و در برابر حملات «جمع‌آوری و رمزگشایی» مقاوم است. بااین‌حال، این فناوری با چالش‌هایی همچون حساسیت به نویز محیطی و محدودیت فاصله روبه‌رو است. پیشرفت‌های اخیر مانند برقراری ارتباط کوانتومی بین بریتانیا و ایرلند با استفاده از فیبر نوری ۲۲۴ کیلومتری، گام‌های مهمی در این زمینه بوده است. همچنین، استفاده از ماهواره‌ها برای ایجاد لینک‌های QKD میان قاره‌ای یکی دیگر از پیشرفت‌هاست.

یکی از موانع مهم، اطمینان از امنیت لینک QKD است. انحراف در سخت‌افزار از فرضیات اثبات امنیت ممکن است به آسیب‌پذیری منجر شود. ازاین‌رو، تلاش‌هایی برای توسعه آزمایش‌های استاندارد برای ارزیابی سخت‌افزار QKD در حال انجام است. علاوه بر این، آگاهی ناکافی از فناوری‌های کوانتومی و انتظارات غیرواقع‌بینانه، از چالش‌های دیگر این حوزه است.

تخصص آزمایشگاه ملی فیزیک در ارتباطات کوانتومی

به گزارش کوانتوم اینسایدر، همکاری در توسعه استراتژی‌های امنیتی مبتنی بر فناوری کوانتومی ضروری است. آزمایشگاه ملی فیزیک (NPL) در ارزیابی مستقل سخت‌افزار QKD، از جمله اندازه‌گیری پارامتر‌های کوانتومی کلیدی، مشارکت داشته است. برای مثال، در ژانویه ۲۰۲۴، NPL ارزیابی جامعی از فناوری QKD توشیبا انجام داد.

پذیرش ارتباطات کوانتومی

باوجود چالش‌ها، نیاز به امنیت رمزنگاری پساکوانتومی به‌طور مداوم افزایش می‌یابد. اگرچه نمی‌توان زمان دقیق تأثیرگذاری محاسبات کوانتومی بر استاندارد‌های امنیتی امروزی را پیش‌بینی کرد، آماده‌سازی سازمان‌ها برای این اتفاق ضروری است.

NPL با ارائه تخصص و مشارکت در فناوری‌های کوانتومی، از جمله QKD و شبکه‌های کوانتومی، به توسعه این حوزه کمک می‌کند.

انتهای پیام/