חוקרים גילו גישה חדשה לדימוי הסיבוכיות של התקפות קוונטיות על מחשבים קלאסיים

חוקרים במכון לחדשנות טכנולוגית (TII) באיחוד האמירויות גילו דרך למדל את הסיבוכיות של החישובים האלה שאפשר להגדיל למחשב קוונטי בגודל מלא. המחקר איפשר להם ליצור תכנוני הצפנה יותר בטוחים

המחשבים הקוונטיים נמצאים אולי בראשית דרכם, אבל כבר עלו חששות שהם יוכלו לפצח כמה אלגוריתמי הצפנה קיימים. בתגובה לחששות האלה, מדענים חוקרים את המכניקה של אופן הפעולה המעשי של אלגוריתמי הצפנה קוונטית, והמחקרים שלהם יובילו כנראה לאלגוריתמים בטוחים יותר בגלל שיפורים בתחום המחשוב הקוונטי.

חוקרים במכון לחדשנות טכנולוגית (TII) באיחוד האמירויות הראו גישה חדשה לדימוי אלגוריתמים של פיצוח הצפנה במדמה קוונטי שפועל במחשבים קלאסיים. אחד הגילויים החשובים היא דרך למדל את הסיבוכיות של החישובים האלה שאפשר להגדיל למחשב קוונטי בגודל מלא. המחקר איפשר להם ליצור תכנוני הצפנה יותר בטוחים.

מדענים חוקרים את התחום הזה כבר זמן רב, כי יכולות להיות לו השלכות חשובות על האבטחה, הפרטיות, הפיננסים והמסחר.אחת הגישות הייתה ליצור התקפה קוונטית על בעיית הצפנה בגודל מלא על ידי התמקדות ברכיב קטן של הבעיה ואז לשלב את החלקים האלה בסוף. בתקיפת אלגוריתם הצפנה יש פעולה הדדית של הרבה תהליכים מתמטיים והגישה הזאת תוכל להתמודד עם ההערכה איך הפעולה ההדדית בין חלקים שונים תגדל.

 לכן החוקרים ב-TII מצאו דרך להקטין את בעיית ההצפנה באופן כזה ששומר על הקשרים הנכונים בין כל החלקים השונים. עמנואלֵה בליני, הקריפטוגרף הראשי ב-TII, אמר: “זה לא היה אפשרי קודם כי מדמים קוונטיים צורכים הרבה חשמל. המדמה שבו אנו משתמשים מאפשר לנו לנהל מספיק קיוביטים מדומים כדי להפעיל מדגם משמעותי”.

 המטרה של הצפנה עמידה בפני התקפה קוונטית היא ליצור אלגוריתמים שאי אפשר להתקיף אותם ביעילות באמצעות מחשב קוונטי. הצפנה קוונטית מפעילה אלגוריתמים במחשבים קוונטיים. הצפנה פוסט קוונטית חוקרת דרכים לשיפור האלגוריתמים שפועלים במחשבים קלאסיים שעדיין עמידים בפני התקפות קוונטיות והתקפות קלאסיות. המחקר הספציפי הזה התמקד בהצפנה פוסט קוונטית.

 מתבצעים כעת סוגים שונים של מחקרי הצפנה שבוחנים דרכים לתקיפת סכמות הצפנה סימטריות ואסימטריות. מחקרים אחרים בדקו איך הטכניקה של שימוש באלגוריתם שור יכולה לפצח סכמות הצפנה אסימטריות כמו RSA ולוגריתמים דיסקרטיים.

במקרה הזה, הצוות בדק איך אפשר למדל ולהתקיף סכמות הצפנה סימטריות באמצעות אלגוריתם גרובר. המחקר הזה הראה את המימוש הראשון של כל הרכיבים של אלגוריתם גרובר כמכלול שלם של רכיבים. חוקרים אחרים חקרו מתמטית מימוש מלא אבל לא הצליחו להפעיל אותו או הפעילו אותו רק עם חלקים קטנים של האלגוריתם המלא. החוקרים ב-TII הקטינו את גודל הבעיה, וזה איפשר להם להפעיל מימוש מלא של אלגוריתם גרובר כדי לטפל בבעיה.

מדמים קוונטיים מחקים את הפעולות של מחשב קוונטי באופן שמאפשר לחוקרים להפעיל אלגוריתם במחשב קלאסי. זה מאפשר לחוקרים לבדוק איך הרכיבים של האלגוריתם פועלים יחד כדי להתכונן למחשבים קוונטיים חזקים יותר בעתיד. המדמים הנוכחיים יכולים לתמוך ב-35-40 קיוביטים, וזה נחשב להתקדמות לעומת לפני כמה שנים.

 במחקרי הצפנה, התקפות כוחניות מנסות באופן ממצה את כל הסיסמאות האפשריות עד שמתגלית הסיסמה הנכונה. זה לא מאוד יעיל ולכן קריפטוגרפים מחפשים קיצורי דרך שיכולים למצוא פתרונות עם פחות מאמצים. אבל הניתוח של הדרישות החישוביות של התקפה כוחנית יכול לספק קנה מידה להשוואת שיפורים מול אלגוריתמים אחרים.

למאמר המדעי