رمزنگاری در عصر محاسبات کوانتومی و هوش مصنوعی

در دنیای امنیت سایبری، ظهور محاسبات کوانتومی یک قبل و بعد است، به ویژه برای سیستم های رمزگذاری امروزی.

یکی از داغ‌ترین موضوعات، توانایی بالقوه رایانه‌های کوانتومی برای شکستن رمزهایی است که امروزه امن می‌دانیم. این مقاله بر روی مبانی پروژه “رمزگذاری کرک کوانتومی” موجود در GitHub و نحوه ارتباط آن با شکستن رمزهای فعلی و حفاظت از دوران پس از کوانتوم تمرکز دارد.

الگوریتم شور و کاربرد آن

مخزن “رمزگذاری شکاف کوانتومی” الگوریتم Shor را پیاده سازی می کند که توسط پیتر شور در سال 1994 توسعه یافت. این الگوریتم نشان می دهد که یک کامپیوتر کوانتومی قادر به فاکتورگیری اعداد صحیح در زمان چند جمله ای است، کاری که برای کامپیوترهای کلاسیک به طور تصاعدی دشوار است. این به ویژه برای رمزنگاری RSA، که امنیت خود را بر اساس دشواری فاکتورگیری اعداد اول بزرگ استوار می‌کند، مرتبط است.

با استفاده از Qiskit، ابزاری که توسط IBM برای برنامه نویسی کوانتومی توسعه یافته است، این پروژه به کاربران اجازه می دهد مدارهای کوانتومی را با قابلیت فاکتورسازی با استفاده از الگوریتم Shor ایجاد کنند.

این مخزن شامل نوت‌بوک‌های Jupyter است که نحوه طراحی و اجرای این مدارها را نشان می‌دهد و درک عملی از اینکه چگونه یک کامپیوتر کوانتومی می‌تواند امنیت RSA را به خطر بیندازد، ارائه می‌کند.

مفاهیم رمزنگاری فعلی

توانایی فاکتورسازی اعداد بزرگ در زمان معقول به این معنی است که هر کلید RSA ممکن است شکسته شود، زیرا امنیت RSA مستقیماً به دشواری فاکتورسازی بستگی دارد. این نه تنها RSA، بلکه سایر سیستم‌های رمزگذاری را که بر مسائل ریاضی تکیه می‌کنند که حل آن‌ها برای رایانه‌های کلاسیک دشوار است، تحت تأثیر قرار می‌دهد.

حفاظت برای دوران پسا کوانتومی

در مواجهه با این تهدید، جامعه امنیت سایبری در حال توسعه روش‌های رمزگذاری جدید مقاوم در برابر محاسبات کوانتومی است که به رمزنگاری پس کوانتومی معروف است. این روش ها مبتنی بر مسائل ریاضی هستند که اعتقاد بر این است که برای کامپیوترهای کلاسیک و کوانتومی دشوار است. برخی از الگوریتم های در حال توسعه عبارتند از:

رمزنگاری مبتنی بر شبکه: از پیچیدگی مسائل هندسی در فضاهای چند بعدی استفاده می کند.

کد تصحیح خطا: از مفاهیم تئوری کد برای ایجاد رمزها استفاده کنید.

توابع هش: از توابع ریاضی استفاده می کند که داده ها را به مقادیر کوچکتر و غیر قابل برگشت فشرده می کند.

تاثیر هوش مصنوعی

هوش مصنوعی (AI) نیز نقش مهمی در این زمینه ایفا می کند. الگوریتم‌های هوش مصنوعی می‌توانند فرآیند کشف آسیب‌پذیری‌ها در سیستم‌های رمزگذاری فعلی و طراحی الگوریتم‌های رمزگذاری جدید مقاوم در برابر محاسبات کوانتومی را بهینه کنند. در ترکیب با محاسبات کوانتومی، هوش مصنوعی می‌تواند شکست رمزهای موجود را تسریع کند و در عین حال سیستم‌های امنیتی قوی‌تری را برای دوران پس از کوانتوم توسعه دهد.

نتیجه

محاسبات کوانتومی چالش مهمی برای امنیت داده های رمزگذاری شده با روش های سنتی مانند RSA ایجاد می کند. پروژه هایی مانند “رمزگذاری کرک کوانتومی” بینشی عملی در مورد چگونگی تحقق این چالش ها ارائه می دهد.

در عین حال، تحقیق در رمزنگاری پس کوانتومی برای اطمینان از امنیت ارتباطات و اطلاعات در آینده ای (نه خیلی دور) که تحت سلطه محاسبات کوانتومی است، بسیار مهم است. انطباق با این پارادایم های جدید برای حفظ یکپارچگی و محرمانه بودن داده ها در سال های آینده ضروری خواهد بود.

این ترکیبی از هوش مصنوعی و محاسبات کوانتومی بسته به نحوه مدیریت این فناوری ها، می تواند سیستم های امنیتی را تهدید و تقویت کند.

جوردی جی. کاستیون