ภัยคุกคามทางไซเบอร์จากควอนตัมนั้น น่าจะยังต้องใช้เวลาอีกหลายปีกว่าจะเกิดขึ้นจริง เหตุใดและอย่างไรเราจึงกำลังทำงานเพื่อหยุดยั้งพวกเขาในวันนี้

คุณอาจทำสิ่งเหล่านี้ทุกวันโดยไม่คิดอะไรมาก เช่น ซื้อของออนไลน์ด้วยบัตรเครดิต ติดตั้งอัปเดตบนโทรศัพท์ หรือส่งไฟล์ลับให้เพื่อนร่วมงาน แต่คุณจะมั่นใจได้อย่างไรว่าบัญชีของคุณจะไม่ถูกแฮ็ก หรือว่าการอัปเดตนั้นไม่ใช่โปรแกรมมัลแวร์?

คำตอบคือ โปรโตคอลความปลอดภัยทางอินเทอร์เน็ต ซึ่งทำหน้าที่ปกป้องธุรกรรมและการสื่อสารหลายพันล้านรายการในแต่ละวัน วิธีการเข้ารหัสสมัยใหม่ใช้อัลกอริธึมที่ยากเกินกว่าที่คอมพิวเตอร์ทั่วไปจะถอดรหัสได้ แม้แต่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดก็อาจต้องใช้เวลานับล้านปีในการเดา ก่อนที่จะค้นพบรหัสผ่านที่ถูกต้อง

แต่เครื่องมือใหม่ที่เรียกว่า คอมพิวเตอร์ควอนตัม อาจถอดรหัสได้ภายในไม่กี่นาที ด้วยการใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของกลศาสตร์ควอนตัมเพื่อความก้าวหน้าอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนในด้านพลังการประมวลผล เครื่องจักรเหล่านี้มีศักยภาพที่จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ค้นพบยาที่มีประสิทธิภาพสูง หรือออกแบบแบตเตอรี่ที่มีประสิทธิภาพสูงได้ อย่างไรก็ตาม หากตกอยู่ในมือของกลุ่มอาชญากรหรือแฮกเกอร์ที่ได้รับการสนับสนุนจากรัฐ พวกมันอาจทำลายรากฐานของความปลอดภัยทางดิจิทัลได้ แม้ว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะยังไม่แพร่หลายมากพอที่จะเจาะระบบการเข้ารหัสมาตรฐานได้ แต่การแข่งขันเพื่อเสริมสร้างการป้องกันทั่วโลกก็กำลังดำเนินอยู่

“เรากำลังเผชิญกับภัยคุกคามร้ายแรงต่อการค้าโลกอย่างแท้จริง” เอ็ด แมคลาฟลิน ประธานและหัวหน้าเจ้าหน้าที่ฝ่ายเทคโนโลยีของมาสเตอร์การ์ดกล่าว “เราต้องการเป็นผู้นำด้านนวัตกรรมเพื่อปกป้องธุรกิจและลูกค้าทั่วทุกแห่ง”

ดังนั้นในปี 2021 มาสเตอร์การ์ดจึงเปิดตัวโครงการความปลอดภัยและการสื่อสารควอนตัม (Quantum Security and Communications) ซึ่งเป็นการจำลองวิธีการเข้ารหัสแบบใหม่ที่ทนทานต่อการโจมตีด้วยควอนตัม ผลลัพธ์ที่ได้จะนำไปใช้โดยตรงในการออกแบบเครือข่ายในอนาคต เนื่องจากวิศวกรจะสามารถระบุช่องโหว่และทดสอบการอัปเกรดได้ 

คอมพิวเตอร์ควอนตัม เช่นเดียวกับคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก อาศัยปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ในการเข้ารหัสข้อมูลในรูปแบบของสตริงเลขหนึ่งและศูนย์ ในแล็ปท็อปของคุณ หน่วยทางกายภาพคือกระแสไฟฟ้า ซึ่งสามารถปิดหรือเปิดได้ — 0 หรือ 1 คอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้ คิวบิต ซึ่งเป็นอนุภาคย่อยของอะตอมที่ถูกแยกไว้ในวงจรพิเศษหรือห้องสุญญากาศ เช่นเดียวกับวงจรในคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก คิวบิตถูกจำกัดให้อยู่ในสองสถานะที่แตกต่างกัน (เช่น ทิศทางการหมุนของอิเล็กตรอน หรือการโพลาไรเซชันของโฟตอน)

แต่...ตรงนี้แหละที่มันเริ่มแปลก...คิวบิตสามารถอยู่ในสถานะซ้อนทับกันได้ หมายความว่าพวกมันจะครอบครองทั้งสองสถานะพร้อมกัน จนกว่าจะมีการสังเกตการณ์ ซึ่งในขณะนั้นพวกมันจะยุบตัวลงเหลือเพียงผลลัพธ์เดียว (จำ แมวของชโรดิงเกอร์ได้ ไหม ที่ทั้งมีชีวิตและตายไปพร้อมๆ กัน?) มิติที่เพิ่มเข้ามานี้ทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถสร้างคำตอบที่เป็นไปได้ทั้งหมดสำหรับปัญหาหนึ่งๆ ได้พร้อมกัน

กลศาสตร์ควอนตัมยังมอบคุณสมบัติตัวคูณแรงให้กับคิวบิต และที่แปลกไปกว่านั้นคือ คิวบิตสามารถเกิดการพันกันได้ ซึ่งหมายความว่าสถานะของพวกมันจะมีความสัมพันธ์กัน ไม่ว่าจะตรงกันเสมอหรือตรงข้ามกันเสมอ ไม่ว่าคิวบิตที่พันกันจะอยู่ห่างกันแค่ไหน การเปลี่ยนแปลงใดๆ ที่เกิดขึ้นกับคิวบิตตัวหนึ่งจะส่งผลกระทบต่อคิวบิตอื่นๆ ในทันที และการสังเกตคิวบิตตัวหนึ่งจะยืนยันสถานะของคิวบิตอื่นๆ ที่อยู่ใกล้เคียงด้วย

คุณสมบัติทั้งสองประการนี้ ได้แก่ การซ้อนทับและการพัวพัน ทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีพลังการประมวลผลมากกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทันสมัยที่สุดในปัจจุบันหลายเท่าตัว คิวบิตที่พันกันในสถานะซ้อนทับจะบันทึกการรวมกันที่เป็นไปได้ทั้งหมดของสถานะของพวกมัน ดังนั้นคิวบิตแต่ละตัวที่เพิ่มเข้ามาจะเพิ่มความจุข้อมูลเป็นสองเท่า: คิวบิตสองตัวเก็บค่าได้สี่ค่า คิวบิตสามตัวเก็บได้แปดค่า และคิวบิต 50 ตัวเก็บได้มากกว่าหนึ่งพันล้านล้านล้านค่า

“นั่นคือสิ่งที่ทำให้พวกมันทรงพลังยิ่งขึ้น เพราะพวกมันก้าวข้ามวิธีการประมวลผลข้อมูลแบบเดิมๆ” จอร์จ แมดดาโลนี ผู้ดูแลทีมปฏิบัติการ เครือข่าย และประสบการณ์ดิจิทัลของพนักงานที่มาสเตอร์การ์ด และเป็นผู้นำแนวทางของบริษัทในการเตรียมความพร้อมเครือข่ายเพื่อรับมือกับภัยคุกคามจากควอนตัมในอนาคต กล่าว

“ในอีก 15 ปีข้างหน้า คอมพิวเตอร์เหล่านี้อาจทำลายรากฐานของโครงสร้างพื้นฐานด้านความปลอดภัยทางไซเบอร์ระดับโลกได้”