तेरह, 53, तथा 433. वह आकार है क्वांटम कंप्यूटर के अनुसार क्वांटम बिट्स, या qubits, जो महत्वपूर्ण सार्वजनिक और निजी निवेशों और पहलों के कारण पिछले वर्षों में महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा है। यह केवल मात्रा का प्रश्न नहीं है: तैयार किए गए क्वैबिट्स की गुणवत्ता उतनी ही महत्वपूर्ण है जितनी क्वांटम कंप्यूटर के लिए हमारे मौजूदा शास्त्रीय कंप्यूटरों को मात देने के लिए, यानी "क्वांटम एडवांटेज" कहा जाता है। फिर भी यह बोधगम्य है कि जल्द ही ऐसा लाभ प्रदान करने वाले क्वांटम-कंप्यूटिंग उपकरण उपलब्ध होंगे। यह हमारे दैनिक जीवन को कैसे प्रभावित करेगा?
भविष्यवाणियां करना कभी आसान नहीं होता, लेकिन यह माना जाता है क्रिप्टोग्राफी क्वांटम कंप्यूटरों के आगमन से बदल जाएगा। यह लगभग तुच्छ कथन है कि हमारे सूचना समाज में गोपनीयता एक प्रमुख मुद्दा है: हर दिन, इंटरनेट के माध्यम से भारी मात्रा में गोपनीय डेटा का आदान-प्रदान किया जाता है। इन लेन-देन की सुरक्षा महत्वपूर्ण है और ज्यादातर एक ही अवधारणा पर निर्भर करती है: जटिलता या, अधिक सटीक, कम्प्यूटेशनल जटिलता। गोपनीय जानकारी गुप्त रहती है क्योंकि कोई भी प्रच्छन्न व्यक्ति जो इसे पढ़ना चाहता है उसे एक अत्यंत जटिल गणितीय समस्या को हल करने की आवश्यकता होती है।
क्रिप्टोग्राफी के लिए उपयोग की जाने वाली समस्याएं हमारे वर्तमान एल्गोरिदम और कंप्यूटरों के लिए इतनी जटिल हैं कि सूचना का आदान-प्रदान किसी भी व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए सुरक्षित रहता है - समस्या को हल करना और फिर हैकिंग करना। प्रोटोकॉल हास्यास्पद संख्या में वर्ष लगेंगे। इस दृष्टिकोण का सबसे प्रतिमान उदाहरण है आरएसए प्रोटोकॉल (इसके आविष्कारक रॉन रिवेस्ट, आदि शमीर और लियोनार्ड एडलमैन के लिए), जो आज हमारे सूचना प्रसारण को सुरक्षित करता है।
आरएसए प्रोटोकॉल की सुरक्षा इस तथ्य पर आधारित है कि हमारे पास अभी तक कोई प्रोटोकॉल नहीं है कुशल एल्गोरिदम सेवा मेरे बड़ी संख्याओं का गुणनखंडन करें- एक बड़ी संख्या दी गई है, लक्ष्य दो संख्याओं को खोजना है जिनका गुणनफल प्रारंभिक संख्या के बराबर है। उदाहरण के लिए, यदि प्रारंभिक संख्या 6 है, तो समाधान 2 और 3 है, जैसे 6=2×3। क्रिप्टोग्राफिक प्रोटोकॉल इस तरह से बनाए जाते हैं कि संदेश को डिक्रिप्ट करने के लिए दुश्मन को कारक बनाने की आवश्यकता होती है बहुत बड़ी संख्या (6 नहीं!), जो वर्तमान में असंभव है।
यदि कंप्यूटिंग उपकरण बनाए जाते हैं जो वर्तमान क्रिप्टोग्राफी विधियों को आसानी से क्रैक करने की अनुमति देते हैं, तो हमारे वर्तमान गोपनीयता प्रतिमान पर पुनर्विचार करने की आवश्यकता है। यह क्वांटम कंप्यूटरों के मामले में होगा (एक बार परिचालन क्वांटम कंप्यूटर मौजूद है, यानी): उन्हें आरएसए को तोड़ने में सक्षम होना चाहिए क्योंकि वहां एक है कुशल कारककरण के लिए क्वांटम एल्गोरिदम। जबकि शास्त्रीय कंप्यूटर ऐसी समस्या के लिए ब्रह्मांड की आयु की आवश्यकता हो सकती है, आदर्श क्वांटम कंप्यूटर इसे करने में सक्षम होना चाहिए कुछ घंटे या शायद मिनट भी।
यही कारण है कि क्रिप्टोग्राफर आरएसए को बदलने और प्राप्त करने के लिए समाधान विकसित कर रहे हैं क्वांटम-सुरक्षित सुरक्षा, कि है, क्रिप्टोग्राफिक प्रोटोकॉल जो एक ऐसे दुश्मन से सुरक्षित हैं जिसकी क्वांटम कंप्यूटर तक पहुंच है। ऐसा करने के लिए, दो मुख्य दृष्टिकोण मौजूद हैं: पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी और क्वांटम कुंजी वितरण.
क्वांटम कंप्यूटर से लैस दुनिया में सूचना को कैसे एन्क्रिप्ट किया जाए
पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी जटिलता के आधार पर सुरक्षा प्रतिमान को बनाए रखती है। किसी को गणितीय समस्याओं की तलाश करनी चाहिए जो क्वांटम कंप्यूटरों के लिए कठिन हैं और उन्हें क्रिप्टोग्राफ़िक प्रोटोकॉल बनाने के लिए उपयोग करना चाहिए, फिर से विचार यह है कि एक दुश्मन उन्हें बड़ी मात्रा में समय के बाद ही हैक कर सकता है। पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी के लिए एल्गोरिदम विकसित करने के लिए शोधकर्ता कड़ी मेहनत कर रहे हैं। राष्ट्रीय मानक और प्रौद्योगिकी संस्थान (NIST) ने इसके लिए एक प्रक्रिया शुरू की इन एल्गोरिदम को मांगें और मूल्यांकन करें और चुने गए उम्मीदवारों की घोषणा जुलाई 2022 में की गई थी।
पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी एक बहुत मजबूत लाभ प्रस्तुत करती है: यह सॉफ्टवेयर पर आधारित है। इसलिए यह सस्ता है और इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि मौजूदा बुनियादी ढांचे के साथ इसका एकीकरण सीधा है, क्योंकि किसी को केवल पिछले प्रोटोकॉल को बदलने की जरूरत है, आरएसए कहते हैं, नए के साथ।
लेकिन पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी में एक स्पष्ट जोखिम भी है: क्वांटम कंप्यूटरों के खिलाफ चुने गए एल्गोरिदम की "कठोरता" में हमारा विश्वास सीमित है। यहां यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि सख्ती से बोलना, जटिलता पर आधारित कोई भी क्रिप्टोग्राफ़िक प्रोटोकॉल सुरक्षित साबित नहीं हुआ है। दूसरे शब्दों में, इस बात का कोई प्रमाण नहीं है कि शास्त्रीय या क्वांटम कंप्यूटर पर उन्हें कुशलता से हल नहीं किया जा सकता।
फैक्टरिंग के लिए यह मामला है: फैक्टराइजेशन के लिए एक कुशल एल्गोरिदम की खोज से इंकार नहीं किया जा सकता है जो क्लासिक कंप्यूटर को आरएसए को तोड़ने में सक्षम बनाता है, कोई क्वांटम कंप्यूटर आवश्यक नहीं है। जबकि संभावना नहीं है, ऐसी संभावना से इंकार नहीं किया जा सकता है। नए एल्गोरिदम के मामले में, उनकी जटिलता के प्रमाण बहुत अधिक सीमित हैं, क्योंकि उन्हें अभी तक स्मार्ट शोधकर्ताओं के खिलाफ गहन परीक्षण नहीं किया गया है, क्वांटम कंप्यूटर तो दूर की बात है। वास्तव में, एक क्वांटम-सुरक्षित कलन विधि NIST पहल में प्रस्तावित बाद में किया गया था एक मानक पीसी पर एक घंटे में फटा.
संचार को सुरक्षित करने के लिए क्वांटम भौतिकी के नियमों का प्रयोग करें
क्वांटम-सुरक्षित सुरक्षा के लिए दूसरा दृष्टिकोण है क्वांटम कुंजी वितरण. यहां, प्रोटोकॉल की सुरक्षा अब जटिलता के विचारों पर आधारित नहीं है, बल्कि क्वांटम भौतिकी के नियमों पर आधारित है। इसलिए, हम क्वांटम की बात करते हैं शारीरिक सुरक्षा.
विवरण में प्रवेश किए बिना, एक गुप्त कुंजी को qubits का उपयोग करके वितरित किया जाता है और प्रोटोकॉल की सुरक्षा निम्न से होती है Heisenberg अनिश्चितता सिद्धांत, जिसका तात्पर्य है कि ईव्सड्रॉपर द्वारा किसी भी हस्तक्षेप का पता लगाया जाता है क्योंकि इन qubits की स्थिति को संशोधित करता है। क्वांटम कुंजी वितरण का मुख्य लाभ यह है कि यह क्वांटम घटना पर आधारित है जिसे कई प्रयोगात्मक प्रयोगशालाओं में सत्यापित किया गया है।
इसे अपनाने में मुख्य समस्या यह है कि इसके लिए नए (क्वांटम) हार्डवेयर की आवश्यकता होती है। इसलिए यह महंगा है और मौजूदा बुनियादी ढांचे के साथ इसका एकीकरण आसान नहीं है। फिर भी इसके लिए महत्वपूर्ण पहलें हो रही हैं यूरोपीय पैमाने पर क्वांटम कुंजी वितरण की तैनाती.
कौन सा तरीका अपनाएं? यह प्रश्न अक्सर एक या एक विकल्प के रूप में प्रस्तुत किया जाता है और यहां तक कि इस लेख में, आपने यह धारणा भी दी होगी। हालाँकि, हमारी दृष्टि यह है कि जाने का सही तरीका पोस्ट-क्वांटम और क्वांटम कुंजी वितरण के संयोजन की तलाश करना है। उत्तरार्द्ध ने हमें दिखाया है कि क्वांटम भौतिकी हमें अपने रहस्यों को सही मायने में सुरक्षित रखने के लिए नए उपकरण और व्यंजन प्रदान करती है। यदि दोनों तरीकों को मिला दिया जाए, तो हैकर्स के पास एक बहुत अधिक कठिन समय, क्योंकि उन्हें जटिल कम्प्यूटेशनल समस्याओं और क्वांटम घटना दोनों का सामना करना पड़ेगा।
