الحوسبة الكمومية

يخطو خطوة هائلة إلى الأمام، مع التطورات الأخيرة التي تفتح عصرًا جديدًا لـ التشفير. إن اندماج هاتين التقنيتين المتقدمتين يمكن أن يعيد تشكيل الطريقة التي نؤمن بها كل شيء من المصارف عبر الإنترنت إلى أنظمة التصويت.

قام باحثون من JP Morgan Chase وQuantinuum وغيرهم من قادة التكنولوجيا بإحراز تقدم من خلال إظهار كيفية قدرة الحواسيب الكمومية على توليد أرقام "عشوائية قابلة للتصديق".

هذه الأرقام، على عكس تلك التي تنتجها الحواسيب التقليدية، عشوائية حقًا، مما يجعلها غير قابلة للاختراق ويحدث ثورة في طريقة حماية البيانات الحساسة. مع ازدياد اعتماد العالم على الأنظمة الرقمية، لم تكن الحاجة إلى طرق تشفير آمنة وعصية على الاختراق أكثر أهمية من أي وقت مضى.

خطوة نحو تشفير غير قابل للتنبؤ وآمن

في عالم التشفير - المستخدم لتأمين كل شيء من حسابك البنكي إلى المعاملات عبر الإنترنت - تلعب الأرقام العشوائية دورًا رئيسيًا.

هذه الأرقام ضرورية للأنظمة مثل التحقق بخطوتين ومفاتيح المرور، حيث تضمن أن المستخدمين المصرح لهم فقط يمكنهم الوصول إلى خدمات معينة.

ومع ذلك، تعتمد أجهزة الكمبيوتر التقليدية عادةً على الخوارزميات لتوليد الأرقام العشوائية، والتي، على الرغم من أنها تبدو عشوائية، إلا أنها في الواقع قابلة للتنبؤ. إذا اكتشف المتسلل النمط الأساسي، فقد يتمكن من اختراق رموز الأمان والتعرض للنظام.

تخيل استخدام مجموعة من الورق، حيث يقوم خوارزمية الحاسوب بخلط الأوراق باستخدام تسلسل محدد. إذا تم استخدام نفس قيمة 'البذور' لخلط الأوراق مرة أخرى، فسيكون الناتج متماثلاً، مما يجعل النظام عرضة للهجمات. هنا تدخل أجهزة الكمبيوتر الكمومية لإحداث تأثير كبير.

اقرأ أيضًا:شبكة إكس إل إم: ثورة مدفوعة بالحوسبة الكمومية، ماذا سيحدث بعد ذلك؟

كيف تقوم أجهزة الكمبيوتر الكمومية بإنشاء أرقام عشوائية حقًا

تستفيد الحواسيب الكمومية، التي تستخدم الكيوبتات بدلاً من البتات الثنائية، من مبادئ ميكانيكا الكم لتحقيق نتائج لا يمكن للحواسيب التقليدية ببساطة أن تنافسها.

بفضل ظاهرة التراكب، يمكن أن توجد الكيوبتات في حالات متعددة في الوقت نفسه، مما يسمح لها بتوليد نتائج غير محددة مسبقًا حتى يتم ملاحظتها.

تضمن هذه العشوائية الجوهرية - المستمدة من نسيج ميكانيكا الكم - أن الأرقام المنتَجة عشوائية حقًا، وليست مجرد ناتجة عن صيغة خوارزمية.

في دراسة حديثة نُشرت فيطبيعة, استخدم فريق البحث حاسوبًا كموميًا مقنّعًا بـ 56 كيو بت لإنتاج أكثر من 70,000 بت عشوائي معتمد.

العملية، التي استغرقت ثوانٍ قليلة لكل بت، كانت ستتطلب القوة المجمعة لأفضل الحواسيب العملاقة في العالم تعمل دون توقف للتكرار.

تضمن عملية التحقق حواسيب فائقة في مختبرات أرجون وأوك ريدج الوطنية، والتي أكدت أن هذه الأرقام لم يكن يمكن توليدها باستخدام الطرق الكلاسيكية، مما يضمن أنها عشوائية حقًا وخالية من التلاعب.

كسر حاجز التشفير

هذا المستوى الجديد من العشوائية له تداعيات هائلة على الأمن الرقمي. إن القدرة على توليد أرقام عشوائية مصدقة يمكن أن تحول الطريقة التي نؤمن بها كل شيء من محافظ العملات المشفرة إلى التوقيعات الرقمية.

على سبيل المثال، يمكن أن تعزز العشوائية المعتمدة على الكم من أمان منصات البلوكشين مثل Ethereum و Solana من خلال تقوية آليات إجماعها وجعلها مقاومة للتلاعب.

دuncan جونز، رئيس الأمن السيبراني في كوانتينوم، أشار إلى أن هذا النوع من الابتكار يمكن أن يمنع خروقات كبيرة مثل اختراق سوني بلاي ستيشن في عام 2010، حيث سمحت عملية توليد الأرقام العشوائية الضعيفة للمهاجمين بسرقة المفاتيح التشفيرية الخاصة.

تسلط هذه الحوادث الضوء على الحاجة الحاسمة للأرقام العشوائية حقًا في التشفير، والتي يمكن أن توفرها الآن الحواسيب الكمومية.

اقرأ أيضًا:

لماذا يتصاعد دفتر الأستاذ المقاوم للكم (QRL): كشف مستقبل أمان البلوكتشين

الطريق إلى الأمام لتشفير قائم على الكم

بينما تحمل التكنولوجيا وعدًا كبيرًا، إلا أنها لا تزال في مراحلها الأولى. تتطلب عملية التحقق حاليًا استخدام الحواسيب العملاقة، مما يحد من تطبيقها العملي لمعظم المنظمات.

ومع ذلك، فإن إمكانية التبني الأوسع تلوح في الأفق. تعمل شركات مثل كوانتينوم بالفعل على حلول أكثر سهولة والتي يمكن أن توفر العشوائية الناتجة عن الكم لمجموعة أوسع من الأجهزة والأنظمة.

في المستقبل القريب، قد نرى أجهزة الكمبيوتر الكمية مدمجة في الأجهزة اليومية، مما يجعل من الممكن لأي شخص استغلال قوتها لتوليد أرقام عشوائية آمنة.

مع نضوج هذه التكنولوجيا، قد يؤدي ذلك إلى مستقبل حيث تصبح الأمن الرقمي ليس فقط صعب الاختراق ولكن من المستحيل رياضيًا كسره.

الأسئلة الشائعة

ما هي الحواسيب الكمومية، وكيف تعمل؟

تستخدم الحواسيب الكمومية الكيوبتات التي توجد في حالات متعددة في وقت واحد، وذلك بفضل التراكب. وهذا يسمح لها بإجراء حسابات معينة بشكل أسرع بشكل أسي من الحواسيب التقليدية، مما يجعلها مثالية لمهام مثل توليد أرقام عشوائية.

لماذا تعتبر العشوائية مهمة في علم التشفير؟

تعتبر الأرقام العشوائية ضرورية في علم التشفير لأنها تؤمن أنظمة مثل المصادقة الثنائية، التوقيعات الرقمية، والتشفير. بدون عشوائية حقيقية، يمكن أن تكون هذه الأنظمة عرضة للاختراق.

كيف تحسن الحواسيب الكمومية علم التشفير؟

تولد الحواسيب الكمومية أعداداً عشوائية معتمدة وغير متوقعة وغير قابلة للاختراق، على عكس الحواسيب التقليدية التي تعتمد على خوارزميات متوقعة. وهذا يضمن تشفيراً أقوى وأماناً رقمياً معززاً.

هل يمكن استخدام الحوسبة الكمومية في التطبيقات اليومية؟

بينما لا يزال الحوسبة الكمومية في مراحلها المبكرة، فإن لديها القدرة على إحداث ثورة في الأمن الرقمي. في المستقبل، قد تكون التشفيرات المدفوعة بالكم متاحة في الأجهزة الاستهلاكية، مما يجعل المعاملات الرقمية أكثر أمانًا.

ما هي الفوائد الحقيقية للعشوائية الناتجة عن الكم؟

يمكن أن تُحسن العشوائية الكوانتية المعتمدة من أمان منصات البلوكشين، وتمنع تلاعب البيانات، وتحمي المعلومات الحساسة في التطبيقات مثل البنوك الإلكترونية، والرسائل الآمنة، والمزيد.