محققان به تازگی به کمک یک کامپیوتر کوانتومی 56 کیوبیتی موفق شدند اعداد کاملا تصادفی ایجاد کنند و به کمک ابرکامپیوترهای بسیار قوی ثابت کردند که این اعداد کاملا تصادفی هستند. این دستاورد می‌تواند دنیای رمزنگاری و امنیت اطلاعات را متحول کند، اما چگونه؟ برای اطلاعات بیشتر با شهر سخت افزار همراه شوید.
قدمی بزرگ در دنیای کامپیوترهای کوانتومی
با توجه به گزارشی که وب سایت scitechdaily منتشر کرده است، تیمی از محققان از آزمایشگاه‌های مختلف مانند اوک ریج و تگزاس آستین، اخیرا مقاله‌ای در مجله Nature منتشر کرده‌اند و از دستاورد جدیدی خبر داده‌اند. این تیم موفق شده است به کمک یک کامپیوتر کوانتومی 56 کیوبیتی برای اولین بار اعداد کاملا تصادفی تولید کند و به کمک ابررایانه‌ها اثبات کرده‌اند که این اعداد کاملا تصادفی هستند. این کار یکی از کاربردهای بسیار مهم کامپیوترهای کوانتومی است که تا بحال هیچ کامپیوتر کلاسیکی نتوانسته آن را انجام دهد. اما چرا تولید اعداد تصادفی واقعی تا این حد مهم است؟ این کار دقیقا چه فایده‌ای خواهد داشت؟
اهمیت تولید اعداد تصادفی
فرض کنید در حال ساخت یک قفل دیجیتال هستید که تنها با یک کد خاص قابل باز شدن است، این کد باید کاملا تصادفی باشد تا هیچکس قادر به حدس آن نباشد. مشکل اینجاست که کامپیوترهای معمولی قادر به تولید اعداد واقعا تصادفی نیستند و معمولا از یک سخت افزار جدا کمک می‌گیرند که بر اساس تغییرات دما یا نویز الکتریکی اعداد تصادفی تولید می‌کند. حالا اگر یک هکر بتواند این سخت افزار را دستکاری کند، این اعداد دیگر تصادفی نیستند و بنابراین قفل به راحتی شکسته می‌شود.
اما حالا به کمک روش‌های کوانتومی، اعداد تصادفی به نحوی تولید خواهند شد که حتی اگر شخصی بتواند به سیستم نفوذ کند، بازهم نمی‌تواند الگوی تولید اعداد تصادفی را جعل یا دستکاری کند. این موضوع برای رمزنگارها اهمیت بسیار زیادی دارد، چرا که با وجود رمزهای کاملا تصادفی، امنیت اطلاعات شخصی کاربران بیشتر خواهد شد. حتی در قرعه کشی‌های سیستمی نیز این اتفاق تاثیر گذار است چرا که به کمک اعداد تصادفی واقعی هیچ تقلب یا خطایی در کار نخواهد بود.
نحوه تولید اعداد تصادفی واقعی
همانطور که اشاره کردیم محققان از یک کامپیوتر کوانتومی 56 کیوبیتی به نام Quantinuum H2 استفاده کردند و از راه دور به آن متصل شدند. آن‌ها به کمک روشی به نام نمونه برداری تصادفی مدار (RCS) چالش‌های جدید برای این کامپیوتر تعریف کردند و Quantinuum H2 نیز توانست به کمک انتخاب تصادفی جواب‌ها این چالش را حل کند. پس از آن نیز به کمک ابررایانه‌هایی که قدرتشان حدود 1.1 میلیون تریلیون عملیات در ثانیه است ثابت کردند که این اعداد کاملا تصادفی بودند و نزدیک به 71313 بیت کاملا تصادفی تولید شده است.
قدرت کوانتوم، فراتر از سوپرکامپیوترها
سال گذشته تیم‌هایی از Quantinuum، JPMorganChase و گوگل نشان دادند که کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند کارهایی انجام دهند که برای ابررایانه‌ها غیر ممکن است ( به این اتفاق برتری کوانتومی گفته می‌شود). اما تبدیل این قدرت به کاربرد در دنیای واقعی همچنان سخت بود. اما حالا با این روش جدید، کوانتوم قدم‌های جدیدی به سمت حل مشکلات دنیای واقعی برداشته و رمزنگاری قوی‌تر و شبیه سازی‌های پیچیده را ممکن کرده است.
نقش سخت‌افزار و تئوری در این موفقیت
اسکات آرونسون، استاد دانشگاه تگزاس آستین، در سال 2018 این ایده را مطرح کرد و حالا با همکاری تیمش آن را به واقعیت تبدیل کرد. البته Quantinuum در سال 2024 کامپیوتر H2 را به 56 کیوبیت ارتقا داد و این سیستم در نهایت با دقت بسیار بالا و اتصال کامل بین کیوبیت‌ها موفق شد 100 برابر بهتر از مدل‌های قبلی عمل کند و در نهایت به این دستاورد رسید.
آینده‌ای امن‌تر با کوانتوم
شاید به نظرتان این دستاورد تنها یک نمایش قدرت کامپیوترهای کوانتومی باشد، اما موضوع فراتر از این حرف‌هاست. این دستاورد یک راه حل بسیار قوی برای چالش‌های رمزنگاری و امنیت است. این فناوری قرار است امنیت کوانتومی را به صنایع مختلفی مانند صنایع مالی و تولید ببرد و استاندارهای جدیدی برای دنیای امنیت تعریف کند.
source