نگرانی‌ آمریکا از الگوریتم کوانتومی رمزگشای جدید چین

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از ساوث چاینا مورنینگ پست(SCMP)، پژوهشگران چینی ادعا می‌کنند که الگوریتم جدیدی برای شکستن کدها معرفی کرده‌اند که در صورت موفقیت‌آمیز بودن، می‌تواند روش رمزگذاری اصلی کنونی را نه در دهه‌های آینده بلکه ظرف همین چند سال آتی ضعیف و ناتوان کند.

این گروه پژوهشی به رهبری پروفسور لانگ گیلو(Long Guilu) از دانشگاه چینهوا(Tsinghua) اعلام کرد که یک رایانه کوانتومی متوسط ساخته شده با فناوری‌های موجود می‌تواند الگوریتم آنها را اجرا کند.

پژوهشگران چینی در مطالعه خود که هنوز مورد بررسی همتا قرار نگرفته است، می‌گویند: الگوریتم جدید ما می‌تواند مقیاس یک کامپیوتر کوانتومی عملی را به‌طور چشمگیری به ۳۷۲ کیوبیت کاهش دهد که حتی کمتر از Osprey، قوی‌ترین پردازنده کوانتومی در جهان است.

تجزیه اعداد طبیعی بزرگ، فرآیندی چالش برانگیز برای رایانه‌های معمولی است که می‌تواند توسط رایانه‌های کوانتومی با شکستن سریع کدها تسریع شود.

در نظریه اعداد، به فرآیند شکستن یک عدد مرکب و نوشتن آن به صورت حاصل ضرب چند عدد اول، تجزیه اعداد طبیعی گفته می‌شود. این در حالی است که هنوز هیچ الگوریتم کارآمدی برای تجزیه اعداد خیلی بزرگ شناخته نشده است و تلاشی که برای تجزیه یک عدد ۲۰۰ رقمی صورت گرفت، ۱۸ ماه به طول انجامید.

دشواری این مسئله در برخی الگوریتم‌های رمزنگاری هویدا می‌شود. بسیاری از زمینه‌های ریاضیات و علوم رایانه از جمله رایانش کوانتومی و نظریه‌ی جبری اعداد برای بهبود روش حل این مسئله به کار گرفته شده‌اند.

تجزیه همه اعداد با طول یکسان به یک اندازه مشکل نیست. مشکل‌ترین مثال‌ها(برای روش‌های فعلی) اعداد نیمه اول هستند. اعداد نیمه اول به اعدادی گفته می‌شود که می‌توان آنها را به صورت ضرب دو عدد اول نوشت. وقتی دو عدد بسیار بزرگ باشند و به ‌طور تصادفی انتخاب شده باشند و مقدار نسبتاً نزدیکی داشته باشند، حتی سریع‌ترین الگوریتم‌ها بر روی سریع‌ترین رایانه‌ها برای حل آن به قدری زمان می‌گیرند که در واقع ناکارآمد هستند.

با این حال، به طور کلی پذیرفته شده است که برای نقض حریم یک حساب بانکی ایمن شده با رمزگذاری پیشرفته، یک ماشین باید میلیون‌ها کیوبیت را که بلوک ساختمانی اساسی اطلاعات کوانتومی است، مدیریت کند.

این روش جدید

گفته می‌شود که روش جدیدی که توسط گروه پژوهشگران چینی توسعه داده شده است، این پتانسیل را دارد که مقیاس یک رایانه کوانتومی عملی را تا ۳۷۲ کیوبیت کاهش دهد که حتی کمتر از پردازنده Osprey  ساخت شرکت IBM است که قوی‌ترین پردازنده کوانتومی در جهان است و تنها ۴۳۳ کیوبیت دارد، اما قادر به شکستن کدها نیست.

پژوهشگران چینی استدلال می‌کنند که الگوریتم جدید آنها به نام «تجزیه اعداد طبیعی کوانتومی با منبع زیرخطی»(SQIF) می‌تواند داده‌های رمزگذاری شده با روش RSA-۲۰۴۸ را رمزگشایی کند.

این رمزنگاری نامتقارن یکی از سخت‌گیرانه‌ترین استانداردهای صنعتی است که توسط بسیاری از دولت‌ها، مؤسسات مالی و شرکت‌های فناوری برای محافظت از امنیت اطلاعات با یک کلید ۲۰۴۸ بیتی استفاده می‌شود.

به گفته پژوهشگران چینی، «الگوریتم شور» که یک ابزار ریاضی است که توسط پیتر شور، فیزیکدان آمریکایی در سال ۱۹۹۴ ساخته شد و از نظر تئوری می‌تواند یک رایانه کوانتومی را در رمزشکنی بسیار سریع‌تر از یک رایانه کلاسیک کند، در مدارهای کوانتومی واقعی ناکارآمد عمل می‌کند.

پژوهشگران چینی SQIF را برای بهینه‌سازی فرآیند محاسبات کوانتومی بر اساس یک الگوریتم بحث‌برانگیز که توسط کلاوس اشنور، ریاضی‌دان آلمانی در سال ۲۰۱۳ ایجاد شد، توسعه داده‌اند.

پژوهشگران چینی برای نشان دادن امکان‌سنجی SQIF از یک رایانه کوانتومی ابررسانای ۱۰ کیوبیتی در دانشگاه ژجیانگ در هانگژو برای شکستن یک کلید رمزگذاری ۴۸ بیتی استفاده کردند.

این گروه ادعا می‌کند که SQIF، یک الگوریتم تجزیه اعداد با بیشترین صرفه‌جویی در کیوبیت تا به امروز است.

پژوهشگران چینی می‌گویند: پژوهش ما در تسریع استفاده از رایانه‌های کوانتومی فعلی، نوید بزرگی می‌دهد و راه را برای تجزیه اعداد طبیعی بزرگ با اهمیت رمزنگاری واقعی هموار می‌کند.

رد مطالعه لانگ توسط کارشناسان آمریکایی

اظهارات پژوهشگران چینی موجب نگرانی و البته تردید برخی از متخصصان برجسته امنیت و کوانتوم در ایالات متحده شده است.

به گفته بروس اشنایر، رمزنگار و کارشناس رایانه آمریکایی، این مطالعه چیزی است که باید جدی گرفته شود.

وی در وبلاگ خود نوشته است: ممکن است این خبر درست نباشد، اما مسلما اشتباه نیست. این سوال آزار دهنده وجود دارد که چرا دولت چین این پژوهش‌های را طبقه‌بندی(محرمانه) نکرده است.

اسکات آرونسون، رئیس مرکز اطلاعات کوانتومی در دانشگاه تگزاس در آستین، با توجه به نگرانی اشنایر گفت که فکر نمی‌کند رویکرد لانگ موفقیت آمیز باشد.

وی گفت: به نظر من یک معجزه لازم است تا این روش در مقایسه با اجرای الگوریتم کلاسیک «شور» بر روی لپ‌تاپ شما سودی به همراه داشته باشد.

او با تردید در صحت این مطالعه گفت: این یکی از گمراه‌کننده‌ترین مقالات محاسبات کوانتومی است که من در ۲۵ سال گذشته دیده‌ام و البته تاکنون بسیاری از آنها را دیده‌ام.

لارنس گسمن، بنیانگذار و رئیس وب‌سایت Inside Quantum Technology که پیشرفت‌های فناوری کوانتومی را پوشش می‌دهد با اشاره به ادعای لانگ هشدار داد که اگر این موضوع واقعیت داشته باشد، فاجعه‌بار است.

این مقاله بحث برانگیز اولین بار در ماه گذشته در وب‌سایت مقاله علمی arxiv.org منتشر شده است.