اتم‌های مصنوعی، آینده روشنی پیش روی دنیای امنیت قرار می‌دهند

شبکه/ از کارت‌هاي اعتباري گرفته تا حساب‌هاي بانکي، ما همواره با اطلاعات ديجيتالي بسيار حساسي سروکار داريم. اطلاعاتي که هر روز در فضاي مجازي مبادله مي‌شوند. تقريبا از اوايل دهه 90 ميلادي که براي اولين بار پژوهشگران اطلاع پيدا کردن کامپيوترهاي کوانتومي داراي چه قابليت‌هايي هستند، مبحث امنيت وارد فاز جديدي از نگراني‌ها شد. قابليت‌هاي ارائه شده از سوي اين کامپيوترها بسياري از کارشناسان حوزه امنيت را دچار نگراني کرده است. پژوهشگران امنيتي به اين دليل نگران اطلاعات بسيار حساس هستند که فيزيک کوانتوم پيش‌بيني کرده است کامپيوترهاي کوانتومي در مقايسه با کامپيوترهاي رايج امروزي از سرعت بسيار بيشتري برخوردار هستند. آزمايش‌هاي محدودي که در اين زمينه انجام شده، نشان داده است کامپيوترهاي کوانتومي اين قابليت را دارند تا رمزنگاري کليد عمومي که امروزه از سوي سامانه‌هاي کامپيوتري مورد استفاده قرار مي‌گيرد را به ساده‌ترين شکل ممکن شکسته و به درون ارتباطات محافظت شده وارد شود. رويکردي که امروزه حاکم است به اين شکل عمل مي‌کند که دو سامانه کامپيوتري از کليد رمزنگاري عمومي به منظور برقراري يک ارتباط خصوصي و پنهان استفاده مي‌کنند. در رمزنگاري کليد عمومي هر دستگاه يک کپي از کليد عمومي خاص خودش را در اختيار دارد که در واقع يک تکه از اطلاعات ديجيتالي است. کامپيوتر دوم نيز کليد خصوصي خاص خود را دارد و اين دو سامانه بر مبناي اين کليدها سعي مي‌کنند اطلاعاتي را براي يکديگر ارسال کنند. اين اطلاعات زماني که به دست طرف مقابل مي‌رسد رمزگشايي مي‌شود. به اين شکل دو سامانه قادر هستند يک کانال ايمن را به وجود آورده و به تبادل اطلاعات بپردازند. اما مشکل اين روش اين هست که همواره عامل سومي وجود دارد که مي‌تواند اين ارتباط را شکسته و به استراق‌سمع اطلاعات بپردازد. بدتر آن‌که يک کامپيوتر کوانتومي مي‌تواند به سرعت کليد خصوصي طرف مقابل را محاسبه کرده و پيام‌ها را مشاهده کند. اين دقيقا همان چالش آينده است که متخصصان حوزه امنيت از هم اکنون نگران آن هستند. براي حل اين مشکل پژوهشگران اميدوار هستند تا از توزيع کليد کوانتومي استفاده کنند. در اين روش دو سامانه کوانتومي مي‌توانند يک کانال ايمن را با استفاده از يک کليد غيرقابل رويت به وجود آورند. براي پياده‌سازي چنين سازوکاري مي‌توان از جفت فوتون‌هاي به دام افتاده که نقاط کوانتومي ناميده مي‌شوند براي برقراري يک ارتباط کوانتومي استفاده کرد. کامپيوتر کوانتومي گوگل صد ميليون بار سريع‌تر از يک تراشه عادي است در همين ارتباط گروهي از پژوهشگران اتريشي دانشگاه اسنبروک راهکاري ابداع کرده‌اند که به آن‌ها اجازه داده است از نقاط کوانتومي به منظور ذخيره‌سازي اطلاعات استفاده کنند. اين نقاط ترکيبات نيمه رسانايي هستند که عرض نانومتري دارند و به لحاظ الگوي رفتاري، مشابه با اتم‌هاي مصنوعي هستند. شبيه به يک اتم، الکترون‌ها در يک نقطه کوانتومي سطح مشخصي از گسست انرژي دارند. زماني که به اين نقاط انرژي داده مي‌شود تغيير سطح مي‌دهند. اين گروه از پژوهشگران اتريشي موفق به ابداع روش تازه‌اي شدند. اگر يک نقطه کوانتومي بتواند فوتون درستي را جذب کند، باعث پرش يک الکترون به سطح بالاتري از انرژي مي‌شود. زماني که اين اتفاق رخ مي‌دهد، يک شکاف باز در سطح پايين‌تر انرژي به وجود مي‌آيد که دانشمندان اين شکاف را حفره (hole) نام نهاده‌اند. در اين حالت الکترون انرژي اصلي خود را از دست اده و يک فوتون را نشر مي‌دهد که اين فوتون حفره موجود را پر مي‌کند. ترکيب مياني الکترون برانگيخته شده و حفره اگزايتون exciton ناميده مي‌شود. ترکيب دو اگزايتون و دو حفره biexciton ناميده مي‌شود که يک جفت فوتون را نشر مي‌دهد. براي تحريک اين دو ترکيب در نقاط کوانتومي مي‌توان از پالس‌هاي ليزري استفاده کرد. اين پالس‌ها به دانشمدان اجازه داده‌اند تا اطلاعات روي جفت فوتون‌هاي ساطع شده را رمزنگاري کنند. از اين تکنيک براي انتقال اطلاعات در مسيرهاي طولاني نيز مي‌توان استفاده کرد. اما ناخالصي‌هايي که در نقاط کوانتومي وجود دارد باعث شده است تا به دام انداختن فوتون‌ها به سختي امکان‌پذير باشد. پژوهشگران براي حل اين مشکل از تکنيک تابش ليزر ثانيه‌اي استفاده کرده‌اند. در اين تکنيک مي‌توان ناخالصي سطوح الکترون را پر کرد. اين‌گونه به نظر مي‌رسد که تکنيک‌هايي همچون توزيع کليد کوانتومي چالش امنيتي همراه با محاسبات کوانتومي را برطرف خواهد کرد. در نتيجه اين احتمال وجود دارد که در آينده نه تنها کامپيوترهاي کوانتومي، بلکه خطوط ارتباطي کوانتومي ايمن را نيز در اختيار داشته باشيم. با کانال تلگرامي «آخرين خبر» همراه شويد