Post-kvant kriptoqrafiyası nədir? Bu təhlükə haqqında bilməli olduğunuz hər şey

Hər dəfə kredit kartınızla onlayn alış-veriş etdiyiniz, telefonunuza yeniləmə quraşdırdığınız və ya həmkarınıza məxfi fayl göndərdiyiniz zaman internet təhlükəsizlik protokolları məlumatlarınızın təhlükəsizliyini təmin etməyə kömək edir. Bu şifrələmə sistemləri, ənənəvi kompüterlərin sındırması çox çətin olan alqoritmlərdən istifadə edərək hər gün milyardlarla əməliyyatı və rabitəni qoruyur. Hətta ən güclü superkompüterə sahib olan bir haker belə, düzgün açarı tapmaq üçün milyonlarla il çəkməli olacaq.

Lakin kvant kompüteri adlı yeni cihazla onlar kodu saatlarla sındıra bildilər. Bu maşınlar alimlərə blokbaster dərmanları kəşf etməyə və ya yüksək səmərəli batareyalar dizayn etməyə kömək etmək potensialına malik olsa da, cinayətkar sindikatlara və ya dövlət tərəfindən maliyyələşdirilən hakerlərə rəqəmsal təhlükəsizliyin təməlini sarsıtmağa da imkan verə bilər.

Kvant kompüterləri dərhal təhlükə yaratmasa da, təhlükə realdır və artmaqdadır. Ağıllı addım, sonradan panikaya düşməmək üçün indi hazırlaşmaqdır.

Kvant kompüterləri, bugünkü kompüterlər üçün həll etməsi olduqca çətin və ya hətta qeyri-mümkün olan problemləri həll etmək üçün kvant fizikasının prinsiplərindən istifadə edən yeni bir texnologiya növüdür. Ənənəvi kompüterlər kimi, onlar da məlumatları adətən 0 və 1 kimi təmsil olunan bitlərdən istifadə edərək saxlayırlar.

Adi bir kompüterdə bu bitlər ya açıq, ya da söndürülmüş elektrik siqnalları istifadə edilərək yaradılır. Lakin kvant kompüterləri kubit adlanan kiçik hissəciklərdən istifadə edir. Superpozisiya adlanan kvant xüsusiyyəti sayəsində kubitlər eyni anda 0 və 1 qarışıq vəziyyətində ola bilər. Bu, kvant kompüterlərinə birdən-birə deyil, bir çox mümkün həlləri eyni anda araşdırmağa imkan verir.

Kvant hesablamaları güclüdür, çünki adi kompüterlərdən tamamilə fərqli şəkildə işləyir. Qubitlər eyni anda birdən çox ehtimalı təmsil edə bilər, bu da kvant kompüterinin eyni anda çox sayda potensial həlli emal edə biləcəyi deməkdir.

Bu, hesablama gücünün eksponensial artımına gətirib çıxarır: hər yeni kubit kompüterin idarə edə biləcəyi vəziyyətlərin sayını ikiqat artırır. Məsələn, iki kubit dörd kombinasiyanı, üç kubit səkkizi, 50 kubit isə kvadrilyondan çox kombinasiyanı təmsil edə bilər. Bu, kvant kompüterlərini molekulların simulyasiyası, şifrələmənin sındırılması və ya mürəkkəb optimallaşdırma problemlərinin həlli kimi tapşırıqlar üçün xüsusilə perspektivli edir.

Kvant hesablamasının təhlükəsi ondadır ki, o, rəqəmsal dünyamızı qoruyan şifrələmə sistemlərini - o cümlədən onlayn bankçılıq, elektron poçtlar və təhlükəsiz veb saytları poza bilər. Həssas məlumatlar ifşa olunacaq, maliyyə sistemləri təhlükəyə atılacaq və bütün sənaye sahələrinin rəqəmsal onurğası sarsılacaq.

Şifrələmə, həssas məlumatları açarı olmayan hər kəs tərəfindən oxuna bilməyən bir formata çevirməklə işləyir, məlumatları qarışdırmaq və açmaq üçün bir kod. Bugünkü şifrələmə alqoritmlərinin çoxu bir istiqamətli funksiyalara əsaslanır və bunları tərs istiqamətdə hesablamaqdan daha asan olan bir istiqamətli funksiyalar istifadə olunur. Məsələn, kompüterlər iki 40 rəqəmli sadə ədədi saniyənin bir hissəsində vura bilər, lakin nəticədən amilləri müəyyən etmək üçün astronomik miqdarda kobud qüvvə təxminləri tələb olunacaq. Bu çətinlik rəqəmsal təhlükəsizliyin əsasını təşkil edir: Bu alqoritmlər kompüterlərin məlumatı təmsil etmək üçün istifadə etdiyi rəqəm sətirlərini şifrələdikdən sonra, açar olmadan əməliyyatı geri çevirmək demək olar ki, mümkün deyil.

Lakin, eyni vaxtda çox sayda mümkün həlli sınaqdan keçirməklə, kvant kompüterləri, xüsusən də prosesi daha səmərəli edən (lakin klassik kompüter üçün hələ də çox vaxt aparan) alqoritmlərin köməyi ilə bu riyazi maneəni dəf edə bilər. Müasir kriptosistemi sındırmaq üçün superkompüterin milyonlarla il çəkməsi lazım gələ bilər, 20 milyon kubitlik kvant kompüteri isə bu işi səkkiz saata görə görə bilər.

1994-cü ildə Peter Shor tərəfindən hazırlanmış Şorun alqoritmi, kvant kompüterinə böyük ədədləri klassik kompüterlərə nisbətən eksponensial olaraq daha sürətli faktorlaşdırmağa imkan verir ki, bu da rəqəmsal təhlükəsizlik üçün geniş istifadə olunan RSA kimi şifrələmə sistemlərinin riyazi təməlini pozardı. 

Mütəxəssislərin fikrincə, kvant hesablamaları ən azı 10-20 il ərzində kriptoqrafiyaya təhlükə yaratmayacaq. Bu kompüterləri qurmaq və işlətmək çətindir. Hazırkı modellər maksimum 1000 kubit ehtiva edir və bugünkü şifrələmə sistemlərini pozmaq üçün lazım olan rəqəmlərə qədər miqyaslandırmaq üçün dəqiq bir yol yoxdur.

Lakin, hər hansı bir inkişaf etməkdə olan texnologiyada olduğu kimi, irəliləyişlər həmişə qaçılmaz ola bilər. Hökumətlər və iri müəssisələr genişmiqyaslı kvant kompüterlərinin qurulması səylərini dəstəkləyir və təkmilləşdirmələr davam edir. 

Kvant hesablamaları bu gün təhlükə deyil, lakin pis niyyətli şəxslər bacarıqlı bir kvant kompüteri gözləyərək məlumat toplamaq üçün ənənəvi metodlardan istifadə edə bilərlər. “İndi yığın, sonra deşifrəni açın” (HNDL) adlı bir strategiyada, böyük miqyaslı kvant kompüterləri geniş yayıldıqda, hücum edənlər artıq deşifrə etmək üçün şifrələnmiş məlumatları oğurlaya bilərlər.