آیا رایانش کوانتومی تهدیدی برای امنیت سایبری است؟
در دنیای امروز که به شدت به فناوری وابسته است، امنیت سایبری به یکی از مهم‌ترین اولویت‌های جوامع، دولت‌ها و شرکت‌ها تبدیل شده است. اما با ظهور فناوری جدیدی به نام رایانش کوانتومی، نگرانی‌هایی جدی در مورد آینده رمزنگاری و امنیت داده‌ها مطرح شده‌اند. این فناوری نوظهور، با قدرت پردازشی بی‌سابقه‌ای که نوید می‌دهد، می‌تواند بسیاری از الگوریتم‌های رمزنگاری سنتی را بی‌اثر کند. در این مقاله، به بررسی چیستی رایانش کوانتومی، نحوه عملکرد آن، و تأثیرات بالقوه آن بر امنیت سایبری می‌پردازیم.
رایانش کوانتومی چیست؟
رایانش کوانتومی نوعی از پردازش اطلاعات است که بر پایه اصول مکانیک کوانتومی کار می‌کند. برخلاف رایانه‌های سنتی که اطلاعات را به‌صورت بیت‌های صفر و یک پردازش می‌کنند، رایانه‌های کوانتومی از کیوبیت (Qubit) استفاده می‌کنند. یک کیوبیت می‌تواند هم‌زمان در چند حالت باشد (خاصیت برهم‌نهی)، و همچنین با دیگر کیوبیت‌ها در حالت درهم‌تنیدگی قرار گیرد.
این ویژگی‌ها به رایانه‌های کوانتومی این امکان را می‌دهد که محاسبات بسیار پیچیده‌ای را در زمان بسیار کوتاه‌تری نسبت به رایانه‌های سنتی انجام دهند.
الگوریتم شور و چالش رمزنگاری
یکی از اصلی‌ترین نگرانی‌ها در حوزه امنیت سایبری، الگوریتمی به نام الگوریتم شور (Shor’s Algorithm) است که در سال ۱۹۹۴ توسط پیتر شور طراحی شد. این الگوریتم نشان داد که یک رایانه کوانتومی می‌تواند اعداد بزرگ را، که پایه بسیاری از سیستم‌های رمزنگاری مانند RSA است، در زمانی بسیار کوتاه تجزیه کند.
در حال حاضر، امنیت بسیاری از ارتباطات اینترنتی، بانکداری آنلاین، و سیستم‌های دولتی بر پایه رمزنگاری کلید عمومی (مانند RSA و ECC) است. این روش‌ها متکی به این فرض‌اند که تجزیه اعداد بسیار بزرگ به عوامل اول، برای رایانه‌های کلاسیک، بسیار دشوار و زمان‌بر است. اما الگوریتم شور این مانع را برای رایانه‌های کوانتومی از میان برمی‌دارد.
تهدیدهای مشخص رایانش کوانتومی برای امنیت سایبری
شکستن رمزنگاری کلید عمومی:
رایانه‌های کوانتومی قادرند سیستم‌هایی مانند RSA، DSA، و ECC را که در بسیاری از پروتکل‌های اینترنتی (مثل HTTPS، VPN، ایمیل، امضای دیجیتال و …) استفاده می‌شوند، در مدت کوتاهی بشکنند.دسترسی به اطلاعات محرمانه قدیمی:
حتی اگر در حال حاضر اطلاعات رمزنگاری‌شده امن باشد، مهاجمان می‌توانند آن‌ها را ذخیره کرده و در آینده با رایانه‌های کوانتومی رمز آن‌ها را بشکنند (حمله الان ذخیره کن و بعداً رمزگشایی کن- “Store Now, Decrypt Later”).اختلال در زنجیره اعتماد دیجیتال:
سیستم‌های امضای دیجیتال که برای احراز هویت کاربران و نرم‌افزارها استفاده می‌شوند، می‌توانند تحت‌تأثیر رایانش کوانتومی قرار گیرند و اعتبار آن‌ها از بین برود.
امنیت سایبری در برابر تهدیدات کوانتومی: رمزنگاری پساکوانتومی
پیشرفت در زمینه رایانش کوانتومی باعث شده است تا متخصصان امنیتی به دنبال توسعه الگوریتم‌هایی باشند که در برابر حملات کوانتومی مقاوم باشند. این حوزه را رمزنگاری پساکوانتومی (Post-Quantum Cryptography) می‌نامند.
الگوریتم‌های پساکوانتومی، برخلاف RSA یا ECC، بر پایه مسائلی مانند مشبکه‌ها (lattice)، کدگذاری خطی یا توابع هش ساخته می‌شوند که حتی رایانه‌های کوانتومی هم در شکستن آن‌ها با چالش مواجه هستند. سازمان‌هایی مانند NIST (مؤسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا) در حال انتخاب و استانداردسازی الگوریتم‌های امن پساکوانتومی هستند.
برخی از الگوریتم‌های مطرح در این زمینه عبارت‌اند از:
CRYSTALS-Kyber: برای رمزنگاری کلید عمومی
CRYSTALS-Dilithium: برای امضای دیجیتال
وضعیت فعلی رایانه‌های کوانتومی
در حال حاضر، رایانه‌های کوانتومی پیشرفته هنوز در مراحل آزمایشگاهی و تحقیقاتی هستند. شرکت‌هایی مانند IBM، Google، Intel و D-Wave مشغول توسعه این فناوری هستند، اما هنوز به سطحی از کیوبیت‌های پایدار و کنترل‌شده که برای شکستن رمزنگاری مدرن کافی باشد، نرسیده‌اند.
با این حال، پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهند که در دهه آینده، احتمال ساخت رایانه‌هایی با توان شکستن رمزنگاری‌های رایج وجود دارد. به همین دلیل، آمادگی زودهنگام برای دوران پساکوانتومی اهمیت فراوانی دارد.
رویکرد دولت‌ها و شرکت‌ها
بسیاری از دولت‌ها و شرکت‌های بزرگ فناوری در حال سرمایه‌گذاری در حوزه امنیت پساکوانتومی هستند. برخی اقدامات پیشگیرانه عبارت‌اند از:
-تدوین نقشه راه مهاجرت به الگوریتم‌های پساکوانتومی
-آموزش کارشناسان امنیت اطلاعات در زمینه تهدیدات کوانتومی
-ارزیابی دارایی‌های اطلاعاتی که باید در برابر حملات آتی محافظت شوند
– شبیه‌سازی حملات کوانتومی برای تست نقاط آسیب‌پذیر
رایانش کوانتومی در عین اینکه نویددهنده تحولات مثبت در بسیاری از حوزه‌هاست، تهدیدی جدی برای زیرساخت‌های رمزنگاری موجود نیز محسوب می‌شود. هرچند هنوز چند سال با تحقق کامل رایانه‌های کوانتومی فاصله داریم، اما زمان برای محافظت از اطلاعات حساس محدود است. اتخاذ سیاست‌های امنیتی مبتنی بر رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم، از هم‌اکنون باید آغاز شود تا از وقوع فجایع امنیتی در آینده جلوگیری گردد.
سایر مطالب مرتبط:
