محققان دانشگاه MIT الگوریتم جدیدی را توسعه داده‌اند که می‌تواند به ماشین‌های کوانتومی امکان دهد تا روش‌های رمزنگاری که در حال حاضر دنیای دیجیتال ما را محافظت می‌کنند، به سرعت شکسته شوند. این دستاورد، اهمیت حیاتی توسعه روش‌های جدید رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم را برجسته می‌کند.
محققان در یک بیانیه مطبوعاتی توضیح دادند: «این سیستم بر این ایده استوار است که فاکتورسازی یک عدد 2048 بیتی (عددی با 617 رقم) برای یک کامپیوتر در مدت زمان معقول بسیار دشوار است.» با این حال، کامپیوترهای کوانتومی از اصول منحصر به فرد مکانیک کوانتومی بهره‌برداری می‌کنند و ظرفیت نظری برای انجام این فاکتورسازی با سرعت‌های بسیار بالاتر را دارند. اما کامپیوترهای کوانتومی نیز از نقص‌ها به دور نیستند. چالش‌های اصلی آنها شامل نویز و محدودیت‌های منابع است.
یک مدار کوانتومی که قصد دارد یک عدد بسیار بزرگ را فاکتورسازی کند، باید چندین اجرا را انجام دهد و عملیات‌هایی را انجام دهد که شامل محاسبه توان‌هایی مانند 2 به توان 100 می‌شود. اما محاسبه چنین توان‌های بزرگی هزینه‌بر است و انجام آن در یک کامپیوتر کوانتومی دشوار است، زیرا کامپیوترهای کوانتومی فقط می‌توانند عملیات برگشت‌پذیر را انجام دهند. در بیانیه مطبوعاتی توضیح داده شده است: «مربع کردن یک عدد یک عمل برگشت‌پذیر نیست، بنابراین هر بار که یک عدد مربع می‌شود، باید حافظه کوانتومی بیشتری برای محاسبه مربع بعدی اضافه کرد.»
محققان تکنیکی را برای محاسبه توان‌ها با استفاده از یک سری از اعداد فیبوناچی کشف کردند. این روش فقط به ضرب ساده نیاز دارد که برگشت‌پذیر است، به جای مربع کردن. مهم‌تر از آن، این روش فقط به دو واحد حافظه کوانتومی برای محاسبه هر توان نیاز دارد. وایکونتاناتان برجسته کرد: «این مانند یک بازی پینگ‌پنگ است که در آن با یک عدد شروع می‌کنیم و سپس بین دو رجیستر حافظه کوانتومی به عقب و جلو می‌پریم و ضرب می‌کنیم.»
علاوه بر این، کامپیوترهای کوانتومی با استفاده از مدارهای کوانتومی متشکل از دروازه‌های کوانتومی کار می‌کنند که می‌توانند نویز ایجاد کنند و منجر به خطا شوند. با این حال، دستیابی به دروازه‌های کوانتومی بدون خطا در یک ماشین واقعی امکان‌پذیر نیست. تیم تحقیقاتی برای حل این مشکل، از تکنیکی استفاده کرد که نتایج فاسد را فیلتر می‌کند و فقط نتایج صحیح را پردازش می‌کند.
در بیانیه مطبوعاتی آمده است: «نتیجه نهایی یک مدار است که به طور قابل توجهی حافظه کارآمدتر است. علاوه بر این، تکنیک تصحیح خطای آنها باعث می‌شود الگوریتم عملی‌تر شود. اگرچه این پیشرفت گام مهمی در جهت فاکتورسازی کوانتومی عملی است، اما پیاده‌سازی آن بر روی سخت‌افزار کوانتومی واقعی هنوز یک هدف آینده است.
کامپیوترهای کوانتومی فعلی قابلیت‌های لازم برای اجرای چنین الگوریتم‌های پیچیده‌ای را ندارند. با این حال، همانطور که اودد ریگف، دانشمند کامپیوتر در دانشگاه نیویورک، اشاره کرد، کار تیم MIT «الگوریتم‌های فاکتورسازی کوانتومی را به واقعیت نزدیک‌تر می‌کند. این پیشرفت نیاز فوری به توسعه سیستم‌های رمزنگاری جدید مقاوم در برابر حملات کوانتومی را برجسته می‌کند.
source