چگونه چین با فیزیک کوانتوم بر دنیا تسلط پیدا می‌کند؟

به گزارش فرادید به نقل از نیوزویک، آلمان فکر می‌کردند سیستمشان غیرقابل نفوذ است. این‌طور هم بود. تا اینکه یک ریاضیدان جوان بریتانیایی به نام "آلن تورینگ" فهمید که می‌تواند سیگنال را رمزگشایی کند، تنها باید ماشینی می‌ساخت که بتواند به‌طور سامانمند هزاران کلید ترکیبی را امتحان و درنهایت آن را به یک پیام قابل‌فهم تبدیل کند.

نتیجه تلاشش ساخت اولین رایانه جهان بود. توانایی بریتانیا در خواندن کدهای مخفی آلمان عامل مهمی در پیروزی متفقین بود.

اکنون به لطف فناوری به نام رمزنگاری کوانتومی رویای برقراری ارتباط کاملاً ایمن به واقعیت تبدیل‌شده است. این فناوری می‌تواند جهان آنلاین را از سرقت، هک کردن، حملات سایبری و استراق سمع الکترونیکی نجات دهد. از طرف دیگر تروریست‌ها و مجرمان هم می‌توانند به‌طور کاملاً محرمانه و ایمن باهم ارتباط برقرار کنند؛ دولت‌ها می‌توانند بدون اینکه کسی بفهمد رازهای خود را پنهان کنند. در دنیای رمزگذاری غیرقابل نفوذ، تمام ارتباطات الکترونیکی انسان‌ها کاملاً خصوصی می‌شود، البته با عواقب سخت و تکان‌دهنده که برای امنیت سایبری هم خوب و هم بد هستند.

در 29 سپتامبر این رؤیا به‌طور چشمگیری به واقعیت نزدیک شد. تیمی متشکل از رمزنگاران و فیزیکدانانِ آکادمی علوم چین با همتایان خود در وین یک تماس تصویری نیم‌ساعته برقرار کردند، با این تفاوت که این تماس با استفاده از رمزنگاری کوانتومی برقرار شد. این تکنولوژی هک یا استراق سمع را غیرممکن کرده است.

یکی از مقامات ارشد اطلاعاتی بریتانیا گفت: "آنچه مرا بیش از همه شگفت‌زده و البته نگران کرده استاندارد این رمزگذاری جدید در مقایسه با دیگر اختراعات جدید است. این اختراع جهان را تغییر می‌دهد." کارشناسان می‌گویند نوآوری‌های زیادی درزمینهٔ فناوری کوانتومی در مؤسسات غربی مانند IBM ، نیویورک، دانشگاه کالیفرنیا (با حمایت گوگل) و دانشگاه صنعتی دلفت در هلند (با حمایت اتحادیه اروپا) در حال انجام است. اما چینی‌ها ازنظر پیاده‌سازی از دیگر مؤسسات بسیار جلوتر هستند.

تماس ویدئویی پکن- وین بااتصال معمولی اسکایپ انجام شد، اما نکته شگفت‌انگیز یک کلید رمزگذاری شده امنیتی بود که توسط یک دستگاه کوانتومی ایجاد می‌شد. این دستگاه بر روی یک ماهواره چینی نصب‌شده بود. مهم‌ترین مزیتش این است که فیزیک کوانتومی که کلید را ایجاد می‌کند بلافاصله هر تلاشی برای شکستن کد را شناسایی می‌کند. "آرتور اکرت" استاد دانشگاه آکسفورد و مخترع مدلی که چینی‌ها سیستم خود را روی آن نصب کردند گفت: "رمز کوانتومی بیش از هرزمانی به کدهای غیرقابل شکست نزدیک شده است."

روش رمزگذاری اکرت مبتنی بر یک اثر فوق‌العاده به نام "حصار کوانتومی" است. این پدیده آن‌قدر عجیب و غیرقابل توضیح است که حتی فردی که آن را کشف کرد (آلبرت اینشتین) نیز گیج و مبهوت شد. او در سال 1935 این اثر را "کنشی شبح‌وار" توصیف کرد.

این اثر بدین گونه است: "می‌توان کاری کرد که دو ذره نور (فوتون) در موقعیت‌های جدا دقیقاً رفتار یکدیگر را کپی کنند، حتی اگر مسافت زیادی میان آن‌ها ایجاد شود. هنوز کامل درک نشده که چگونه این اتفاق می‌افتد. اما این پدیده در سال 1984 در آزمایشگاه‌ها نشان داده شد. آنچه آزمایش پکن-وین در ماه سپتامبر را قابل‌توجه می‌کند این است که دانشمندان توانستند با استفاده از حصار کوانتومی یک کلید مخفی متشکل از بیت‌های اطلاعاتی ایجاد کنند که همزمان در چند نقطه مختلف در زمین ظاهر شوند.

علاوه بر این، تیم د انشمندان چین به رهبری فیزیکدانی به نام "جیان وی پان" با استفاده از رمزگذاری کوانتومی یک سیستم ارتباطی مجزا و حقیقی ساخته است. چینی‌ها ایستگاه‌های پایه، ماهواره‌ها و هزاران مایل کابل نوری را پیوند دادند تا رمزهای کوانتوم را در سراسر کشور منتقل کنند. "چارلز کلارک" استاد راهنما در موسسه کوانتمی دانشگاه مریلند می‌گوید: "برای این اختراع نیازی به کشف یک قانون فیزیکی جدید نبود." مقیاس و فاصله‌ای که چینی‌ها در آن سیستم خود را راه‌اندازی کردند بسیار چشم‌گیر و تحسین‌برانگیز است."

کلارک می‌گوید:" یک نمایش باورنکردنی و فوق‌العاده است."

تابه امروز تمام رمزنگاری‌ها اساساً بر ایجاد پازل‌های ریاضی تمرکز داشتند که فراتر از توانایی فنی دشمن در حل آن باشد. استاندارد امروز برای رمزنگاری بسیار پیچیده‌تر از "انیگما" است (اساس احراز هویت اینترنتی و برنامه‌های ارتباطی رایج مانند WhatsApp "رمزنگاری کلید عمومی" است). اما بر اصول مشابهی متکی است. کلیدی که هر دو کاربر برای رمزگذاری و رمزگشایی سیگنال به آن نیاز دارند، توسط یک کامپیوتر تولید و به هر دو طرف ارسال می‌شود. اما با توجه به وجود قدرت محاسباتی در تمام دنیا، احتمال شکسته شدن کلید وجود دارد. رمزنگاری کوانتومی این نسل از فناوری را با یک الگوی کاملاً متفاوت جایگزین می‌کند، الگویی که هیچ مقدار از قدرت محاسباتی توانایی شکستن آن را ندارد. اکرت می‌گوید: " رمزنگاری کوانتومی برخلاف سیستم‌های ریاضیاتی به قوانین فیزیک متکی است، به همین دلیل شکستن آن ممکن نیست."

تصویری از آزمایش‌هایی که در ماه ژوئیه 2016 بر ماهواره ارتباط کوانتومی در چین انجام شد.

دستگاه‌های توزیع کلید کوانتومی قادرند تجارت الکترونیک در دنیا و حفاظت از داده‌ها را با از بین بردن مشکلاتی چون هک و سرقت هویت بهبود بخشند. اما تصادفی نیست که بزرگ‌ترین سرمایه‌گذاران در این زمینه ارتش‌های قوی جهان ازجمله "ارتش آزادی‌بخش خلق چین" (PLA) و وزارت دفاع آمریکا هستند. کلارک می‌گوید: "کوانتوم در کنار تمام منافع و مزیت‌هایش، اهداف نظامی و اطلاعاتی دارد." هر کشوری که اول به این تکنولوژی دست یابد، از مزیت کوتاه اما مهمی در دنیای ارتباطات استراتژیک بهره خواهد برد.

این دقیقاً همان کاری است که "جیان پان" انجام داده است. او دولت چین را متقاعد کرده که صدها میلیون دلار (بودجه دقیق پروژه نامشخص است) برای قرار دادن دستگاه کوانتومی در فضا و همچنین نصب زیرساخت‌های عظیم در زمین هزینه کند. تجهیزات پان بر روی ماهواره‌ای به نام "میسیوس" (Micius) (نام یک فیلسوف چینی در قرن پنجم میلادی) نصب‌شده و اکنون زیر مدار زمین و در ارتفاع 300 مایلی قرار دارد. پان همچنین پایگاه‌هایی در شمال غربی تبت ساخت. پایگاه‌ها در ارتفاع پانزده هزار فوتی قرار دارند تا اتلاف سیگنال از اتمسفر زمین را به حداقل برسانند. او چند پایگاه دیگر در غربی‌ترین استاد چین و در نزدیکی پکن دارد. کدهای کوانتومی که به‌طور همزمان در پایگاه‌ها تولید می‌شوند و ماهواره میسیوس کاربران در پکن و شانگهای را به هم متصل می‌کند. این اتصال توسط یک فیبر نوری 1200 مایلی ایجاد می‌شود.

به گفته یک منبع امنیتی ارشد با اطلاعات مستقیم از تلاش‌های رمزنگاری چین، حداقل 600 تن از وزرا و مقامات ارشد نظامی این کشور برای ارتباطات محرمانه از لینک‌های رمزگشایی‌شده کوانتومی استفاده می‌کنند: "چین دهه‌هاست که این چشم‌انداز استراتژیک را در دستور کار خود دارد."

پان در ماه اوت در مصاحبه با یک مجله علمی و فناوری گفت که چین در عرض پنج سال آینده یک ماهواره جدید می‌سازد که در ارتفاع 20 هزار کیلومتری سطح زمین بچرخد و نقاط وسیع‌تری را پوشش دهد. چین برای سال 2022 ساخت یک ایستگاه فضایی باسرنشین‌های انسان را در برنامه دارد که آزمایش‌های کوانتومی- ارتباطی را نگهداری کنند و ارتقا دهند. هدف نهایی آن‌ها مجموعه‌ای از ماهواره‌های "زمین‌ثابت" است که به دور زمین می‌چرخند.

تاکنون تنها چین میلیاردها دلار برای این پروژه سرمایه‌گذاری کرده است. کلارک می‌گوید: "در حال حاضر سیاستمداران غربی چشم‌انداز لازم برای سرمایه‌گذاری در این برنامه علمی طولانی‌مدت را ندارند... به همین دلیل چینی‌ها در این زمینه پیشتاز شده‌اند."

جیان وی پان

اما رمزنگاری کوانتومی می‌تواند یک تکنولوژی کاملاً مخرب باشد. "میشل موسکا" از موسسه محاسبات کوانتومی در دانشگاه واترلو، آنتاریو گفت: "اگر بلوک‌های پایه‌ای ارتباطات جهانی امن شوند، بنابراین زیرساخت‌های ارتباطی و اطلاعاتی جهان ما که اساساً همه‌چیز به آن‌ها بستگی دارد تحت یک خطر بزرگ قرار می‌گیرند. این بدان معنا نیست که ما کاملاً در دنیای آنلاین امن خواهیم بود یا وارد دوران امنیت بی‌وقفه می‌شویم، بلکه حوزه‌های بزرگ‌تری از آسیب‌پذیری سایبری ایجاد می‌شوند. مانند معاملات انجام‌شده توسط کارت اعتباری، پایگاه‌های داده و هر نوع دیگری از ارتباط الکترونیکی ممکن است تحت تأثیر رمزنگاری کوانتومی قرار بگیرند. "

"امیلی تیلور" عضو هیئت موسسه مطالعات استراتژیک لندن و سردبیر مجله "سایبر سایت" گفت: "این فناوری به تروریست‌ها و مجرمان کمک می‌کند. همه می‌خواهند اسرارشان محفوظ بماند. اما در حوزه اطلاعاتی استفاده از رمزهای غیرقابل شکستن بسیار ناراحت‌کننده و خطرناک است."

اریک می‌گوید: "هر کس اطلاعات را کنترل کند، دنیا را کنترل می‌کند." بر اساس این حرف، آینده متعلق به پکن است.

ترجمه: وب‌سایت فرادید