این مطلب یکی از مجموعه مقاله‌های پرونده ویژه «کامپیوترهای کوانتومی» است که در شماره ۱۸۹ ماهنامه شبکه منتشر شد. برای دانلود این پرونده ویژه می‌توانید اینجا کلیک کنید.
اینترنت کوانتومی چگونه کار خواهد کرد؟
در ظاهر انجام چنین کاری خیلی ساده به‌نظر میرسد. شما یک شبکه کوانتومی ایجاد خواهید کرد که از اتصال کامپیوترهای کوانتومی به یکدیگر به‌وجود آمده است. بعد آنها را در کلاود در دسترس قرار خواهید داد. اما نحوه انتقال داده و حفظ امنیت آن از جمله مهم‌ترین چالشهای پیش روی شبکههای کوانتومی است. شبکههای کوانتومی برای انتقال اطلاعات بین نودهای کوانتومی از فوتونها (ذرات واحد نور) استفاده میکنند. سخنران ارشد بخش اتمی، مولکولی و فیزیک نوری دانشگاه ساسکس انگلستان دکتر ماتیاس کلر توضیح میدهد: «یک شبکه کوانتومی اصولاً شبیه به شبکههای فیبر نوری کلاسیک کار خواهد کرد، اما به‌جای استفاده از سیگنالهای نوری قوی، این سیگنال به‌وسیله یک فوتون واحد حمل خواهد شد.»
به‌نظر میرسد اینترنت کوانتومی از ترکیبی از توپولوژیهای مختلف شبکه شامل توپولوژی درختی و زنجيرهای تشکیل شود و انواع مختلفی از نودهای حافظه کوانتومی مثل اتمهای خنثی و یونهای به دام افتاده را به یکدیگر لینک کند.
انتقال دادههای کوانتومی
کدگذاری اطلاعات درون فوتونهای واحد نقاط ضعف خاص خود را دارد، زیرا حالات کوانتومی بسیار شکننده هستند. اگر تنها یک فوتون از بین برود، تمام داده کوانتومی از بین خواهد رفت. مشکل اصلی رابط بین کیوبیت و فوتون (اطلاعات و نحوه حمل و نقل آن) است، موضوعی که گروه تحقيقاتی دکتر کلر مشغول کار روی آن هستند.
در دنیای فراکوانتومی، بزهکاران و هکرها خود را با حملات فیشینگ و تضعیف دستگاه برای دسترسی به سیستمها و اطلاعات به زحمت نخواهند انداخت.
با به دام انداختن یونهای اتمی به‌عنوان کیوبیتها در حفرههای نوری (که از دو آیینه تشکیل شدهاند) و تحریک آنها به‌وسیله یونهای لیزری، این یونها تنها نور را در جهت آیینه منتقل میکنند. کلر میگوید: «ما از این اثر پورسل برای انتقال اطلاعات کوانتومی از یون به فوتون استفاده میکنیم. با توجه به انتقال متناهی از آیینه، فوتون به بیرون نشت می‌کند و برای انتقال میتواند درون فیبر نوری قرار گیرد.» به این طریق، داده آماده ارسال میشود و گیرنده برای استخراج آن این روند را معکوس می‌کند. کلر میگوید: «در حال حاضر این موفقترین سیستم شناخته شده برای محاسبات کوانتومی است.»
رمزنگاری کوانتومی
اگرچه انتظار مي‌رود کامپیوترهای کوانتومی بتوانند اینترنت فعلی را برای مدتی متحول کنند، اما با در اختیار داشتن چنین کامپیوترهای پیشرفتهای، تکنیکهای رمزگذاری قدیمی که توسط کامپیوترهای معمولی استفاده میشود، بیفایده خواهند شد و ظرف چند ثانیه میتوان آنها را رمزگشایی کرد. مدیرعامل شرکت Post-Quantum اندرسن چنگ با کمک همکارانش الگوريتمهای رمزنگاری را توسعه داده که برای حفظ امنیت در مقابل حملات یک کامپیوتر کوانتومی در نظر گرفته شده است. او میگوید: «کامپیوترهای کوانتومی قادر خواهند بود به اکثر پروتکلهای کدگذاری حال حاضر نفوذ کنند. این امر سبب خواهد شد اینترنتی که ما میشناسیم به‌کلی غیر قابل استفاده شود.» در دنیای فراکوانتومی، بزهکاران و هکرها خود را با حملات فیشینگ و تضعیف دستگاه برای دسترسی به سیستمها و اطلاعات به زحمت نخواهند انداخت.
چنگ میگوید: «مجرمان اینترنتی با در اختیار داشتن قدرت کامپیوترهای کوانتومی میتوانند یک بولدوزر را به در خانه شما بیاورند و به‌طرزی وحشیانه به قفل در خانه شما حمله کنند. در اینجا دیگر اضافه کردن قفلهای بیشتر به در، کمکی به شما نخواهد کرد و هیچ کاری از شما ساخته نیست. چنین پیامدهایی اعتمادی که به کانالهای ارتباطی و خدمات نگهداری داده داریم، را نابود خواهد کرد.»
چنگ معتقد است ما به‌شدت به یک سیستم احراز هویت امن کوانتومی به‌عنوان بخشی از اینترنت آینده نیاز داریم تا بدانیم با چه کسی در ارتباط هستیم و خود این کانال ارتباطی نیز از امنیت کافی برخوردار است.
آیا اینترنت کوانتومی عملی خواهد شد؟
بله، اما نباید انتظار داشت کامپیوترهای معمولی از صحنه حذف شوند. کلر میگوید: «به احتمال زیاد در آینده یک شبکه کوانتومی، یک شبکه دوگانه متشکل از کانالهای کلاسیک و کوانتومی خواهد بود.» از کامپیوترهای کوانتومی با توجه به اندازه و قیمتشان اصولاً در محاسبات ابری استفاده خواهد شد و به‌نظر میرسد بتوانيم برای انجام کارهای خاص با استفاده از کامپیوترهای معمولی به این ماشینهای پیچیده و پرسرعت متصل شویم. این نوع از شبکه‌ها علاوه بر توانایی محاسبات سنگین و پیچیده قادر خواهند بود تا با ایجاد بستری امن ارتباطی اطلاعات را به‌صورت ایمن منتقل کنند.
بعد از معرفی قانون طلایی مور و رسیدن به محدودیتهای پیش روی صنعت ترانزيستورها، حالا وقت آن رسیده است تا به استقبال محاسبات کوانتومی با قدرت نامحدود و در پی آن اینترنت کوانتومی برویم، اما برای فایق آمدن به چالش بزرگ رمزنگاری لازم است این اینترنت کاملاً از نو ابداع شود
تنها کسانی که یک یخچال با قابلیت رسیدن به درجه صفر مطلق را در اختیار دارند میتوانند به داشتن یک کامپیوتر کوانتومی در خانه فکر کنند (کامپیوترهای کوانتومی برای اینکه بتوانند به‌طور دقیق کار کنند باید سرد نگه داشته شوند)، اما میتوان به محاسبات کوانتومی به‌عنوان بخشی از کلاود فکر کرد و بخشی از ماهيت اینترنت قابل دسترس برای همگان به‌شکل کوانتومی تبدیل خواهد شد.
بعد از معرفی قانون طلایی مور و رسیدن به محدودیتهای پیش روی صنعت ترانزيستورها، حالا وقت آن رسیده است تا به استقبال محاسبات کوانتومی با قدرت نامحدود و در پی آن اینترنت کوانتومی برویم، اما برای فایق آمدن به چالش بزرگ رمزنگاری لازم است این اینترنت کاملاً از نو ابداع شود.
==============================
شاید به این مقالات هم علاقمند باشید:
ماهنامه شبکه را از کجا تهیه کنیم؟
ماهنامه شبکه را می‌توانید از کتابخانه‌های عمومی سراسر کشور و نیز از دکه‌های روزنامه‌فروشی تهیه نمائید.
ثبت اشتراک نسخه کاغذی ماهنامه شبکه
ثبت اشتراک نسخه آنلاین
کتاب الکترونیک +Network راهنمای شبکه‌ها
- برای دانلود تنها کتاب کامل ترجمه فارسی +Network اینجا کلیک کنید.
کتاب الکترونیک دوره مقدماتی آموزش پایتون
- اگر قصد یادگیری برنامه‌نویسی را دارید ولی هیچ پیش‌زمینه‌ای ندارید اینجا کلیک کنید.
نظر شما چیست؟