کیوبیت‌های گربه‌ای می‌توانند رایج‌ترین رمزنگاری دنیا را در سه روز بشکنند

پژوهشی جدید نشان میدهد که کامپیوترهای کوانتومی آینده ممکن است بتوانند یکی از مهمترین استانداردهای رمزنگاری اینترنت را فقط در سه روز بشکنند.

بخش بزرگی از امنیت اینترنت، از تراکنشهای بانکی گرفته تا ارتباطات آنلاین، به روشهای رمزنگاری وابسته است که شکستن آنها با کامپیوترهای معمولی بسیار دشوار است. اما پژوهشی جدید نشان میدهد کامپیوترهای کوانتومی آینده ممکن است بتوانند یکی از مهمترین استانداردهای رمزنگاری را در عرض سه روز بشکنند.

بهگزارش ساینسآلرت، پژوهشگران شرکت فرانسوی Alice & Bob محاسبه کردهاند که کامپیوتر کوانتومی مجهز به حدود ۲۳هزار کیوبیت از نوع خاصی به نام «کیوبیت گربهای» میتواند رمزنگاری RSA-2048 را در مدت ۳٫۱۴ روز بشکند.

استاندارد RSA-2048 یکی از روشهای شناختهشدهی رمزنگاری است که امنیت آن بر یک مسئلهی ریاضی استوار است. در این روش، دو عدد اول بسیار بزرگ در یکدیگر ضرب میشوند و عددی با حداکثر ۶۱۷ رقم به دست میآید. ضرب این اعداد آسان است، اما پیداکردن دو عدد اولیه از روی حاصلضرب، حتی برای کامپیوترهای قدرتمند امروزی بسیار دشوار خواهد بود.

کامپیوترهای کوانتومی آینده شاید بتوانند رمزنگاری RSA-2048 را تنها در سه روز بشکنند

کامپیوترهای کوانتومی میتوانند با استفاده از الگوریتمی به نام «شور» که سال ۱۹۹۴ معرفی شد، این محاسبات را بسیار سریعتر انجام دهند. مشکل این است که اجرای الگوریتم به تعداد زیادی کیوبیت پایدار نیاز دارد.

کیوبیتها واحدهای اصلی پردازش اطلاعات در کامپیوترهای کوانتومی هستند. آنها برخلاف بیتهای معمولی، میتوانند از ویژگیهای خاص فیزیک کوانتوم برای انجام محاسبات استفاده کنند.

پژوهشگران در مطالعهی جدید از «کیوبیت گربهای» استفاده کردهاند که نامش از آزمایش فکری گربه شرودینگر گرفته شده است. این کیوبیتها در برابر برخی خطاهای کوانتومی مقاومت بیشتری دارند و به همین دلیل میتوانند تعداد کیوبیتهای موردنیاز برای محاسبات پیچیده را کاهش دهند.

برآوردهای پیشین نشان میداد که شکستن RSA-2048 با الگوریتم شور ممکن است به میلیونها کیوبیت نیاز داشته باشد. این تعداد در محاسبات سال ۲۰۲۵ به کمتر از یک میلیون کاهش یافت.

اکنون پژوهشگران آلیس اند باب تخمین میزنند که با استفاده از ۲۲٬۵۹۳ کیوبیت گربهای میتوان همین کار را در حدود سه روز انجام داد. براساس محاسبات آنها، اگر ۱۰ کامپیوتر کوانتومی با مجموع ۶۱۰٬۵۳۰ کیوبیت به یکدیگر متصل شوند، زمان شکستن RSA-2048 به حدود یک ساعت و ۱۵ دقیقه کاهش مییابد.

پژوهشگران همچنین امنیت رمزنگاری مورد استفاده در امضاهای دیجیتال بیتکوین را بررسی کردند. به گفتهی آنها، سامانهای با حدود ۳۰هزار کیوبیت گربهای میتواند محاسبات لازم برای شکستن یک کلید مبتنی بر منحنی بیضوی را در حدود ۶۲ دقیقه انجام دهد.

البته این موضوع به معنای امکان سرقت فوری بیتکوین نیست. برای مثال، حمله به برخی تراکنشهای تأییدنشده باید در مدت کوتاهی انجام شود، درحالیکه زمان متوسط تولید هر بلاک بیتکوین حدود ۱۰ دقیقه است.

با وجود نتایج پژوهش، هنوز کامپیوتر کوانتومی عملیاتی با ۲۳هزار کیوبیت گربهای ساخته نشده است. دانشمندان برای رسیدن به چنین قدرتی باید مشکلاتی مانند ناپایداری کیوبیتها، خطاهای محاسباتی و کنترل دمای دستگاهها را برطرف کنند.

یکی از فرضهای مهم پژوهش این است که کیوبیتهای گربهای میتوانند بهطور متوسط تا ۱۰۰ سال در برابر نوع خاصی از خطا مقاومت کنند. این عدد معیاری برای نرخ وقوع خطا است، نه عمر واقعی دستگاه. درحالیکه پژوهشگران آلیس اند باب بهتازگی توانستهاند زمان متوسط وقوع این خطا را به ۴۴ دقیقه برسانند، رسیدن به شرایط فرضشده در مطالعه همچنان چالش بزرگی است.

هنوز هیچ کامپیوتر کوانتومی با چنین توانایی ساخته نشده، اما پیشرفت فناوری میتواند امنیت اینترنت را در سالهای آینده تهدید کند

براساس محاسبات، اگر این زمان به حدود یک ساعت محدود شود، تعداد کیوبیتهای موردنیاز برای شکستن RSA-2048 تقریباً دو برابر میشود و به حدود ۴۵هزار کیوبیت میرسد.

پژوهشگران احتمال میدهند که پیشرفت سختافزارهای کوانتومی در اوایل دههی ۲۰۳۰، ساخت دستگاههایی با چنین تواناییهایی را امکانپذیر کند؛ هرچند زمان دقیق آن مشخص نیست.

یافتههای جدید به این معنا نیستند که کامپیوترهای کوانتومی امروزی میتوانند حسابهای بانکی را در سه روز هک کنند. پژوهش صرفاً نشان میدهد که شکستن برخی روشهای رمزنگاری در آینده ممکن است به سختافزار کمتری نسبت به برآوردهای قبلی نیاز داشته باشد.

نتایج مطالعه در پایگاه Cryptology ePrint Archive منتشر شده و هنوز داوری علمی نشده است.