کامپیوترهای کوانتومی پتانسیل ایجاد انقلابی در حل مسائل پیچیده ریاضی را دارند و میتوانند تقریباً به هر سیستمی نفوذ کنند.
پانایوتیس (پانوس) ولاکوس: ماهوارهها ستون فقرات نامرئی زندگی مدرن هستند. آنها هواپیماها را هدایت میکنند، به ما کمک میکنند با GPS مسیر خود را پیدا کنیم، تلویزیون و اینترنت را ارائه میدهند و حتی به خدمات اضطراری در هنگام بلایا کمک میکنند. اما نوع جدیدی از کامپیوترها – کامپیوترهای کوانتومی – میتوانند همه اینها را به خطر بیندازند.
کامپیوترهای کوانتومی فقط نسخههای سریعتر کامپیوترهای امروزی نیستند. آنها به روشی کاملاً متفاوت و با استفاده از قوانین خاص فیزیک کوانتوم کار میکنند. اگرچه هنوز به پتانسیل کامل خود نرسیدهاند، اما انتظار میرود کامپیوترهای کوانتومی در صورت غلبه بر موانع فناوری، تغییردهنده بازی باشند.
به عنوان مثال، انتظار میرود آنها قادر به حل مسائل ریاضی خاصی باشند که حل آنها با کامپیوترهای کلاسیک میلیونها سال طول میکشد. در برخی موارد، کامپیوترهای کوانتومی میتوانند چنین مسائل دشواری را در چند ثانیه یا دقیقه حل کنند.
پیشبینی دقیق زمان در دسترس قرار گرفتن کامپیوترهای کوانتومی عملی بسیار دشوار است. با این حال، پیشرفتهایی هم در طراحی پردازندههای کوانتومی قدرتمندتر و هم در غلبه بر سایر موانع توسعه آنها در حال انجام است.
قابلیتهای جدید ارائه شده توسط کامپیوترهای کوانتومی میتواند به پیشرفت زمینههایی مانند علم و پزشکی کمک کند. به عنوان مثال، آنها میتوانند شبیهسازیهای پیچیده مورد نیاز برای طراحی مواد جدید و داروهای مؤثرتر را انجام دهند. همچنین میتوانند شبیهسازیهای ما از آب و هوای آینده زمین را بهبود بخشند.
اما یک مشکل وجود دارد: کامپیوترهای کوانتومی همچنین میتوانند کدهایی را که دنیای دیجیتال ما را ایمن نگه میدارند، بشکنند.
کارشناسان در سراسر جهان به طور اضطراری در حال کار بر روی توسعه انواع جدیدی از “قفلهای” دیجیتال هستند که توسط کامپیوترهای کوانتومی قابل شکستن نباشند – حوزهای که به عنوان “رمزنگاری پساکوانتومی” شناخته میشود. این کدهای جدید توسط نهادهای بینالمللی در حال آزمایش و تأیید هستند، در حالی که دولتها شروع به برنامهریزی نحوه ارتقاء همه چیز از ماهوارهها تا سیستمهای بانکی کردهاند.
قفلهای دیجیتالی که از سیگنالهای ماهوارهای، حسابهای بانکی و پیامهای خصوصی محافظت میکنند، بر اساس پازلهای ریاضیاتی هستند که کامپیوترهای معمولی نمیتوانند به سرعت آنها را حل کنند. با این حال، کامپیوترهای کوانتومی قادر خواهند بود این پازلها را به راحتی حل کنند.
ممکن است فکر کنید ماهوارهها امن هستند زیرا دور و غیرقابل دسترسی هستند. اما با ارزانتر و در دسترستر شدن فناوریهای مورد نیاز برای حمله به آنها، ماهوارهها به اهدافی برای هکرها و دولتهای متخاصم تبدیل میشوند. امروزه، حملهکنندگان ماهر میتوانند سیگنالهای ماهوارهای را رهگیری کرده یا سعی کنند دستورات جعلی ارسال کنند.
همگام با پیشرفتها
بیشتر ماهوارهها برای دوام دهها ساله طراحی شدهاند. این بدان معناست که سیستمهای امنیتی که اکنون نصب میکنیم باید به اندازه کافی قوی باشند تا نه تنها در برابر تهدیدات امروزی بلکه در برابر تهدیدات فردا – از جمله تهدید کامپیوترهای کوانتومی – نیز مقاومت کنند.
در انگلستان، مرکز ملی امنیت سایبری یک نقشه راه برای حرکت به سمت امنیت ایمن در برابر کوانتوم منتشر کرده است. این مرکز تاریخ ۲۰۳۵ را تعیین کرده است که تا آن زمان سازمانها باید تمام سیستمهای خود را به رمزنگاری پساکوانتومی – کدهای دیجیتال جدیدی که باید در برابر هک توسط کامپیوترهای کوانتومی محافظت کنند – مهاجرت دهند. پیام روشن است: سازمانهای بخش خصوصی و عمومی باید از هم اکنون شروع به آمادهسازی کنند، تا زمانی که کامپیوترهای کوانتومی آماده شوند، مهمترین سیستمهای ما – از جمله ماهوارهها – قبلاً محافظت شده باشند.
بهروزرسانی امنیت یک ماهواره به سادگی بهروزرسانی نرمافزار گوشی شما نیست. هنگامی که یک ماهواره در مدار قرار میگیرد، تغییر سیستمهای آن بسیار دشوار – گاهی غیرممکن – است. به همین دلیل ماهوارههای جدیدی که امروز در حال طراحی هستند باید از ابتدا از امنیت مقاوم در برابر کوانتوم استفاده کنند.
همچنین لازم است این سیستمها به گونهای طراحی شوند که بتوانند به طور کارآمد در بیش از یک ماهواره کار کنند، زیرا برخی از فضاپیماها برای همکاری با یکدیگر در آنچه “سربازان فضایی” نامیده میشوند، طراحی شدهاند.
اگر اکنون اقدام نکنیم، دادههای ارسالی به و از ماهوارهها ممکن است روزی توسط هر کسی که کامپیوتر کوانتومی به اندازه کافی قدرتمندی دارد، خوانده یا حتی دستکاری شوند. این میتواند به معنای هر چیزی باشد، از اختلال در سیگنالهای GPS گرفته تا حملات به ارتباطات اضطراری یا تهدیدات امنیت ملی.
هیچ کشوری نمیتواند این مشکل را به تنهایی حل کند. دانشمندان، مهندسان، دولتها و سازمانهای بینالمللی باید با هم کار کنند تا اطمینان حاصل شود که زیرساخت دیجیتال ما برای عصر کوانتوم آماده است.
خبر خوب؟ جهان از هم اکنون در این مسیر حرکت میکند. با ایجاد حفاظتها در برابر کامپیوترهای کوانتومی، ماهوارههایی که ما را به هم متصل و از ما محافظت میکنند، میتوانند ایمن شوند – مهم نیست آینده چه چیزی را به ارمغان میآورد.