به گزارش سایت توژال. دانشمندان کره جنوبی دستگاه جدیدی ساخته اند که ممکن است کلید امنیت آینده دیجیتال ما در برابر تهدید بالقوه هک کوانتومی را داشته باشد. این نوآوری که برای ایجاد خطاهای قابل کنترل طراحی شده است، می تواند اجرای رمزگذاری عملی و قوی پس از کوانتومی را امکان پذیر کند و از داده های حساس رایانه های کوانتومی قدرتمند در برابر هک محافظت کند.

به گزارش اخبار علم پیشرفته. همانطور که محاسبات کوانتومی با سرعت بی سابقه ای پیشرفت می کند، صنایع از مراقبت های بهداشتی به علم مواد تغییر خواهند کرد. از سوی دیگر، این پیشرفت‌ها ممکن است پروتکل‌های رمزگذاری سنتی را که از ارتباطات امن در سراسر جهان محافظت می‌کنند، تهدید کند.

برای مقابله با این چالش، دانشمندان در حال مطالعه رمزنگاری پس کوانتومی، یک رویکرد پیشرفته برای امنیت داده ها هستند. این نشان دهنده یک گام مهم به جلو است که نوید یک دنیای دیجیتال امن تر و انعطاف پذیرتر را در دنیای کوانتومی می دهد.

امروزه رمزنگاری مبتنی بر مسائل ریاضی است که حل آنها با کلید صحیح آسان است، اما بدون آن از نظر ریاضی غیرممکن است. هنگامی که دو طرف پیام های رمزگذاری شده را مبادله می کنند، کلید مشترک تضمین می کند که تنها آنها می توانند اطلاعات را رمزگشایی کنند. با این حال، کامپیوترهای کوانتومی در حال تغییر قوانین هستند.

الگوریتم هایی مانند الگوریتم Shor که به طور خاص برای سیستم های کوانتومی طراحی شده اند، در فاکتورگیری اعداد بزرگ برتری دارند. این کار ستون فقرات طرح‌های رمزنگاری مدرن را تشکیل می‌دهد. اگرچه رایانه‌های کلاسیک برای شکستن این رمزگذاری به زمان غیرعملی طولانی‌تر از سن کیهان نیاز دارند، یک رایانه کوانتومی به اندازه کافی پیشرفته می‌تواند این کار را در چند ثانیه انجام دهد و روش‌های رمزگذاری پرکاربرد را منسوخ می‌کند.

این امر منجر به توسعه روش های ارتباطی کوانتومی مانند توزیع کلید کوانتومی شده است. این روش ها از اصول مکانیک کوانتومی برای ایجاد یک رمزگذاری نشکن استفاده می کنند. با این حال، توزیع کلید کوانتومی به سخت افزار تخصصی مانند منابع تک فوتونی نیاز دارد که تولید قابل اعتماد در مقیاس بزرگ چالش برانگیز است.

راه حل ممکن است در زمینه رمزنگاری پس کوانتومی باشد، زمینه ای که به توسعه الگوریتم های رمزنگاری اختصاص داده شده است که قادر به مقاومت در برابر حملات کوانتومی بدون تکیه بر سخت افزار کوانتومی تخصصی است.

یکی از روش های امیدوارکننده، معرفی عمدی خطاهای ویژه است که به نویز گاوسی معروف است. این خطاهای عمدی اطلاعات را برای کامپیوترهای کوانتومی غیرقابل درک می کند، اما کاربران قانونی که با اطلاعات منتشر شده قبلی مسلح شده اند، می توانند به راحتی نویز را معکوس کنند تا پیام اصلی را دریافت کنند.

علیرغم ظرافت نظری این روش، اجرای موثر آن چالش های مهمی را به همراه دارد. روش‌های مبتنی بر نرم‌افزار برای تولید نویز گاوسی، منابع فشرده‌ای هستند و مقدار قابل‌توجهی از قدرت محاسباتی و حافظه مصرف می‌کنند. این محدودیت محققان را بر آن داشته تا راه حل های سخت افزاری را بررسی کنند.

Sungho Kim، محقق دانشگاه زنان Ewha در کره جنوبی، و گروهش رویکرد پیشرفته ای را توسعه داده اند. آنها یک مولد نویز گاوسی مبتنی بر سخت افزار را با استفاده از خواص منحصر به فرد دی سولفید قلع، یک ماده دو بعدی با رفتار الکترونیکی قابل توجه توسعه داده اند.

نقص در ساختار کریستالی دی سولفید قلع که به دلیل از دست دادن اتم ها یا لایه های نامنظم به نام macrotraps ایجاد می شود، نقش اصلی را بازی می کند. این تله‌ها رفتار الکترون‌های مجاور را تغییر می‌دهند و حالت‌های کوانتومی ایجاد می‌کنند که بر سیگنال‌های الکتریکی ارسال شده از طریق ماده تأثیر می‌گذارد.

هنگامی که تله ها در معرض پالس های الکتریکی کوچک قرار می گیرند، الکترون ها را جذب و آزاد می کنند و نوسانات جریان را ایجاد می کنند. محققان نشان دادند که این نوسانات نویز گاوسی تولید می کند که برای رمزگذاری بدون نیاز به الگوریتم های گران قیمت محاسباتی ایده آل است.

محققان در این مقاله پروژه نوشتند که اجرای خطاهای توزیع شده گاوسی به دلیل سربار محاسباتی و حافظه چالش برانگیز است. بنابراین، این مقاله یک نمونه‌گیر خطای گاوسی را پیشنهاد می‌کند که از ویژگی‌های گاوسی ذاتی دستگاه در مقیاس نانومتری استفاده می‌کند. نمونه‌گر خطای گاوسی پیشنهادی به طور قابل‌توجهی سربار محاسباتی و حافظه را کاهش می‌دهد.

این تحقیق در مجله Advanced Quantum Technologies منتشر شده است.