پیشرفت غیرمنتظره رمزنگاری کوآنتومی و دست‌یابی به امنیت بیشتر در حوزه ارتباطات

پژوهشگران دانشگاه کمبریج و همچنین شعبه اروپایی تحقیقات توشیبا، چاره‌ای اندیشیده‌اند تا بتوان با استفاده از رمزنگاری کوانتومی، سرعت انتقال اطلاعات را به صورتی ایمن افزایش داد. چنین پیشرفتی می‌تواند راه را برای ارتباطات سریع‌تر، با امنیت بیشتر و به طوری‌که امکان جاسوسی را از بین ببرد، هموار سازد.
بسیاری از روش‌های رمزگذاری که امنیت اطلاعات آنلاین ما را تضمین می‌کنند، به یک کلید دیجیتال متکی هستند که کرک کردن آن برای کامپیوترها دشوار است. به عنوان مثال، نیاز به شناسایی دو عدد اول بزرگ است که کامپیوترهای استاندارد در تشخیص آن ضعیف عمل می‌کنند. با این حال، اگر کامپیوترهایی کوانتومی با قدرت بالا ساخته شوند، به سادگی می‌توانند این نوع کدها را کرک کنند و امنیت اطلاعات آنلاین را به خطر اندازند.
تنها روش رمزنگاری که ثابت شده است چنانچه حتی در کامپیوترهای کوآنتومی به شکل صحیح به کار رود، امنیت بالایی خواهد داشت، "وان تایم پد" نام دارد. عملکرد آن، با ساخت یک کلید دیجیتال با دنباله‌ای تصادفی از بیت‌ها آغاز می‌شود که به گیرنده ارسال شده و به صورت محرمانه نگه داشته می‌شود. سپس فرستنده خواهد توانست با اضافه کردن بیت‌های پیام به بیت‌های تصادفی کلید، پیام را به صورت رمز درآورد. تحت چنین شرایطی، کد موردنظر به خوبی غیرقابل‌کرک می‌شود.
نگه‌داری از کلید دیجیتال چالش بزرگی است، اما جای ناامیدی نیست چرا که فیزیک کوانتوم به کمک آن می‌آید. خواص عجیب و شگفت‌انگیز مکانیک کوانتوم، آن را به شکلی درمی‌آورد که اگر کسی بخواهد آن را امتحان یا رهگیری کند، کلید به خودی خود تغییر می‌کند و بدین ترتیب فرستنده و گیرنده متوجه این تغییر می‌شوند.
تا به امروز ارسال این کلید یک بار مصرف که در واقع به اندازه پیام موردنظر است، با سرعت بسیار پایینی در حد چند صد بیت در ثانیه صورت می‌گرفت. خوش‌بختانه امروز، لوسیان کوماندر و همکارانش به راهی جهت افزایش سرعت ارسال مفید تا 1 مگابیت در ثانیه دست یافته‌اند که گامی مهم به سوی ارتباطات دیجیتالی ایمن محسوب می‌شود.
از آنجایی‌که پروتکلی امنیتی با عنوان " توزیع کلید کوانتومی مستقل از دستگاه"، پیچیدگی سیستم را در قالب یک آشکارساز فوتون و نهادی برای اندازه گیری فوتون‌های مبادله‌شده بین فرستنده و گیرنده افزایش داده است، نرخ انتقال اطلاعات برای این کلید همواره پایین بوده است.
کوماندر به گیزمگ می‌گوید، " این پروتکل متکی بر دخالت فوتون در شکافنده پرتو است. در عمل، این پروتکل صرفاً بر اساس شمارش تصادفی بین دو آشکارساز به جای شمارش تکی در یک آشکارساز کار می‌کند. از آنجایی که احتمال در شمارش تکی زیر 100 درصد است، احتمال در شمارش تصادفی حتی از آن هم پایین‌تر خواهد بود."
علاوه بر این، پالس‌های لیزری می‌توانند عصبی و غیرقابل‌پیش‌بینی باشند. در این مورد، یک پالس 35 پیکوثانیه می‌تواند با ایجاد سر و صدایی که تقریباً به توقف نرخ انتقال می‌انجامد، به اندازه 10 پیکوثانیه در واحد زمان تغییر پیدا کند.
محققان توانستند با تداخل دو پالس لیزری، سرعت انتقال را به صورت چشمگیری افزایش دهند. آن‌ها موفق شدند با تزریق فوتون از لیزری دیگر به لیزر اولیه، طی مدت زمانی معین پالس‌هایی ایجاد کنند. این پالس‌های کوتاه که دقت بیشتری دارند باعث می‌شوند نرخ انتقال اطلاعات سریع‌تر صورت گیرد.
کوماندر می‌گوید، " پروتکلی که روی آن کار می‌کنم همچنان در مرحله تکامل است. این طرح چهار سال پیش مطرح شد و اولین اجرای آزمایشی آن هم سه سال پیش بود. بنابراین، همچنان بستر جهت پیشرفت مهیا است."
گام‌های بعدی، تلاش در راستای بهبودسازی همه اجزای سیستم را در پی خواهد داشت.