كيف سيهدد الجيل القادم من الاختراق الكمي شبكات الإنترنت في المستقبل

–

شبكة الإنترنت الكمي تعتبر واحدة من أكثر التقنيات المتوقعة في القرن الحادي والعشرين اذ تعد اتصالًا آمنًا تمامًا، والذي تضمنه قوانين الفيزياء وينبغي أن يساعد هذا في تمهيد عدد من التقنيات الكمية الموجودة في التطبيقات السائدة: الحوسبة الكمية، وقياسات الكم، والتصوير الكمي.
بينما تقدم الشبكات الكمية أشكالاً مختلفة الفوائد من خلال استغلال القوانين الغريبة لميكانيكا الكم، فإن هذه القوانين تؤدي أيضًا إلى نقاط ضعف. ويثير هذا تساؤلاً مثيرًا للاهتمام حول كيفية استغلالها من الاشخاص الخبيثين بجيل جديد من الاختراق الكمومي.
واليوم، تتكون لدينا نظرة ثاقبة لما هو سيكون بانتظارنا، بفضل عمل تاكاهيكو ساتوه في جامعة كيو في طوكيو ‏وعددٍ من الزملاء الذين قاموا بدراسة مجموعة من تكنولوجيا الشبكات الكمية وحددوا العديد من نقاط الضعف التي لا تمتلكها الشبكات الكلاسيكية. حيث تشير دراستهم إلى أن هذه الشبكات ستحتاج إلى الحماية بطرق جديدة من الهجمات الكمية.

التشابك الكمي

أولاً، من الأشياء التي تعتبر الأكثر فضولًا حول ميكانيكا الكم هو أنه يسمح لكائنين أو أكثر بمشاركة نفس الوجود، بغض النظر عن المسافة بينهما. هذه الخاصية، تسمى التشابك، وقد تبين أنها مفيدة بشكل غريب. إنها الظاهرة التي تعمل على تشفير الكم، والتحريك عن بعد، والحوسبة الكمية وأكثر من ذلك.
التشابك مفيد جدًا لدرجة أنه من المقرر أن يصبح موردًا بحد ذاته، مثل البيانات أو الكهرباء أو الماء. والغرض الأساسي من الإنترنت الكمي هو توزيع واستغلال هذا المورد في شكل جسيمات متشابكة.
ومع ذلك، هناك احتمال لأن يشكل نقطة ضعف. التشابك سهل نسبيًا في الإنتاج – يمكن لمختبرات البصريات الكمية في جميع أنحاء العالم إنتاجه أكثر أو أقل حسب الطلب. لكن في ذلك صعوبة في التخزين والإرسال.
هذا هو السبب في صعوبة بناء الشبكات الكمية. فتقريبًا أي تدخل خارجي يدمر التشابك الكمي.
إن الكثير من الجانب العملي المتضمن إنشاء شبكات الكم هو في تنقية التشابك وتخزينه وتعزيزه أثناء انتقاله عبر مسافات طويلة.

إتقان هذه التكنولوجيا سيسمح بالاتصال الآمن تمامًا عبر التشفير الكمي. وهذا ممكن لأنه من الممكن دائمًا اكتشاف متى يحاول المتلصص سرقة معلومات كمية، لذلك من السهل التعامل مع هذا النوع من الهجمات. يقول ساتوه وزملاؤه: “نحن مطمئنون بشأن وعود الشبكات الكمية من وجهة نظر السرية”.
ومع ذلك، فإن الجوانب الأخرى لأداء الشبكة – تكامل الشبكة وتوافرها – أقل جودة في ظل الهجوم الكمي. يشير ساتوه وشركاؤه إلى أنه إذا قام المتسللون بحقن تشابكهم الخاص في الشبكة، فيمكنهم استخدامه لسرقة اتصال كمي وموارد كمية أو لتعطيل الاتصال. وهذا يمكن أن يقلل أو حتى يدمر سلامة وتوافر الشبكة.

انقطاع الشبكة

مثل هذا الهجوم لا يجب أن يكون كمًا بطبيعته. الخصائص الكمية، مثل التشابك، هشة للغاية بحيث يمكن تدميرها باستخدام المجالات الكهرومغناطيسية الخارجية القوية التي يسهل إنشاؤها.
وما هو أكثر من ذلك، أن طبيعة التشابك، التي تمتد عبر الشبكة بأكملها، قد تسمح للاضطراب بالانتشار بعيدًا عن جزء الشبكة الذي تم اختراقه على الفور.
ولكن تنشأ مشكلة أخرى للمخترقين وهي أنه لا يمكن نسخ المعلومات الكمية نتيجة لنظرية عدم استنساخ الكم. وهذا يحمي المعلومات الكمية من المتسللين. ولكنها تضمن أيضًا خسارتها الكاملة في حالة تدمير المعلومات، حيث لا يمكن للمرسل أيضًا نسخها. هذا يثير تهديدًا جديدًا تمامًا للشبكات الكمومية من الهجمات التي تدمر المعلومات الكمية أو تمنع تلقيها.
هناك حل محتمل، وهو ترميز المعلومات في أزواج من الجسيمات المتشابكة والحفاظ على نصف الزوج. في حالة حدوث أي شيء للزوج المرسل، يمكن للمرسل ضمان سلامة الكيوبت (البت الكمومي) المشترك.
ستكون الشبكات الكمية أيضًا عرضة للهجمات الكلاسيكية بنفس طريقة الشبكات العادية. هذا لأنه سيتم ربطها بطبقات من التكنولوجيا الكلاسيكية التي تتحكم في المعدات الكمية وتوفر واجهة لإدخال البيانات وإخراجها. وستكون هذه، بالطبع، عرضة لنفس الطرق كالشبكات التقليدية.
قد يتعلم الهكرز أيضًا استخدام الميكانيكا الكمية والكلاسيكية في نفس الاختراق. يقول ساتوه وزملاؤه: “الهجمات المختلطة التي تستخدم مزيجًا من الأجزاء الكمية والكلاسيكية قد تكون أيضًا موضوعًا مهمًا”.
هذا عمل مثير للاهتمام حيث يقيّم الخطر المحتمل على شبكات الكم المستقبلية. والمرحلة التالية ستكون تطوير استراتيجيات التخفيف التي تقلل من الاضطرابات المحتملة الناتجة من الهجمات الكمية. بالطبع، سيجد القراصنة طرقًا للتغلب على هذه الخطط. هذه لعبة هجوم ودفاع كـالقط والفأر استمرت وسوف تستمر عبر التاريخ.

 

 

 

 

ترجمة: حسنين ضياء

تدقيق وتعديل الصورة: تبارك عبد العظيم

المصدر: هنا