क्वांटम कंप्यूटर: क्रिप्टोग्राफी का अंत?

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क्वांटम कंप्यूटिंग उन तकनीकों में से एक है जो इतनी रहस्यमय है कि टीवी अक्षर नाम तब छोड़ देते हैं जब वे स्मार्ट ध्वनि करना चाहते हैं।

एक विचार के रूप में क्वांटम कंप्यूटिंग थोड़ी देर के लिए रही है - सैद्धांतिक संभावना मूल रूप से यूरी मैनिन और रिचर्ड फेनमैन द्वारा 1982 में पेश की गई थी। पिछले कुछ वर्षों में, हालांकि, क्षेत्र चिंताजनक रूप से व्यावहारिकता के करीब रहा है।

Google और Microsoft जैसी कंपनियों के साथ-साथ NSA जैसी सरकारी एजेंसियां ​​भी सभी वर्षों से क्वांटम कंप्यूटरों का अनुसरण कर रही हैं। डी-वेव नामक कंपनी ने उपकरणों का उत्पादन किया है और बेच रही है (जबकि वे उचित कंप्यूटर नहीं हैं, और कर सकते हैं केवल कुछ एल्गोरिदम का प्रदर्शन करते हैं) क्वांटम गुणों का शोषण करते हैं, और सड़क की ओर एक और वृद्धिशील कदम है पूरी तरह से ट्यूरिंग-पूर्ण ट्यूरिंग टेस्ट क्या है और क्या यह कभी ख़त्म होगा?ट्यूरिंग टेस्ट यह निर्धारित करने के लिए है कि क्या मशीनें सोचती हैं। क्या यूजीन गोस्टमैन कार्यक्रम सही मायने में ट्यूरिंग टेस्ट पास कर गया, या रचनाकारों ने केवल धोखा दिया? अधिक पढ़ें क्वांटम मशीन।

यह कहना अनुचित नहीं होगा कि ऐसी सफलताएँ हो सकती हैं जो पहले बड़े पैमाने के क्वांटम कंप्यूटर को एक दशक के भीतर बनाने की अनुमति देंगी।

तो सभी ब्याज क्यों? आपको क्यों परवाह करनी चाहिए? कंप्यूटर हर समय तेज हो जाते हैं मूर का नियम क्या है, और यह आपके साथ क्या करना है? [MakeUseOf बताते हैं]बुरी किस्मत का मूर के कानून से कोई लेना-देना नहीं है। यदि वह एसोसिएशन है, तो आप इसे मर्फी के कानून के साथ भ्रमित कर रहे हैं। हालाँकि, आप दूर नहीं थे क्योंकि मूर के कानून और मर्फी के कानून ... अधिक पढ़ें - क्वांटम कंप्यूटर के बारे में क्या खास है?

यह समझाने के लिए कि ये मशीनें इतनी महत्वपूर्ण क्यों हैं, हमें एक कदम पीछे हटना होगा और यह पता लगाना होगा कि क्वांटम कंप्यूटर क्या हैं और वे क्यों काम करते हैं। शुरू करने के लिए, "रनटाइम जटिलता" नामक एक अवधारणा के बारे में बात करते हैं।

रनटाइम जटिलता क्या है?

कंप्यूटर विज्ञान के शुरुआती दिनों में एक बड़ा आश्चर्य यह था कि अगर आपके पास कोई ऐसा कंप्यूटर है जो किसी समस्या का समाधान करता है एक निश्चित समय में एक निश्चित आकार, कंप्यूटर की गति को दोगुना करना जरूरी नहीं है कि यह समस्याओं को दो बार से निपटने दे बड़े।

कुछ एल्गोरिदम कुल निष्पादन समय में बहुत तेज़ी से वृद्धि करते हैं, जैसे ही समस्या का आकार बढ़ता है - कुछ एल्गोरिदम तेजी से पूरा हो सकता है 100 डेटा पॉइंट दिए गए, लेकिन 1000 डेटा पॉइंट दिए गए अल्गोरिथम को पूरा करने के लिए एक बिलियन से चलने वाले पृथ्वी के आकार की आवश्यकता होगी वर्षों। रनटाइम जटिलता इस विचार का एक औपचारिककरण है: यह वक्र को देखता है कि समस्या की जटिलता कितनी तेजी से बढ़ती है, और एल्गोरिथ्म को वर्गीकृत करने के लिए उस वक्र के आकार का उपयोग करता है।

आम तौर पर, कठिनाई के इन वर्गों को कार्यों के रूप में व्यक्त किया जाता है। एक एल्गोरिथ्म जो आनुपातिक रूप से कठिन हो जाता है जब डेटा अपने काम को बढ़ाता है (जैसे एक साधारण गिनती समारोह) एक रनटाइम जटिलता के साथ एक फ़ंक्शन कहा जाता है।n " (जैसा कि, यह लेता है n प्रक्रिया के लिए समय की इकाइयाँ n डेटा अंक)।

वैकल्पिक रूप से, इसे "रैखिक" कहा जा सकता है, क्योंकि जब आप इसे रेखांकन करते हैं, तो आपको एक सीधी रेखा मिलती है। अन्य कार्य हो सकते हैं n ^ 2 या 2 ^ n या n! (एन फैक्टरियल)। ये बहुपद और घातीय हैं। बाद के दो मामलों में, घातांक इतनी तेज़ी से बढ़ते हैं कि लगभग सभी मामलों में वे बहुत मामूली उदाहरणों को छोड़कर किसी भी चीज़ के लिए हल नहीं हो सकते हैं।

रनटाइम जटिलता और क्रिप्टोग्राफी

यदि आप पहली बार इस सामान को सुन रहे हैं और यह अर्थहीन और रहस्यमय लगता है, तो आइए इस चर्चा को आगे बढ़ाने की कोशिश करें। क्रिप्टोग्राफी के लिए रनटाइम जटिलता महत्वपूर्ण है, जो उन लोगों के लिए डिक्रिप्शन को आसान बनाने पर निर्भर करती है जो उन लोगों के लिए एक गुप्त कुंजी जानते हैं जो इसे नहीं करते हैं। एक आदर्श क्रिप्टोग्राफ़िक योजना में, यदि आपके पास कुंजी है, तो डिक्रिप्शन रैखिक होना चाहिए 2 ^ कश्मीर (यदि k कुंजी की बिट्स की संख्या है) यदि आप नहीं करते हैं।

दूसरे शब्दों में, कुंजी के बिना संदेश को डिक्रिप्ट करने के लिए सबसे अच्छा एल्गोरिथ्म केवल संभव कुंजियों का अनुमान लगाना चाहिए, जो कि केवल कुछ सौ बिट्स की कुंजी के लिए अव्यावहारिक है।

सममित कुंजी क्रिप्टोग्राफी के लिए (जिसमें दोनों पक्षों के पास संचार शुरू करने से पहले एक गुप्त रूप से सुरक्षित रूप से आदान-प्रदान करने का मौका है) यह बहुत आसान है। असममित क्रिप्टोग्राफी के लिए, यह कठिन है।

असममित क्रिप्टोग्राफी, जिसमें एन्क्रिप्शन और डिक्रिप्शन कुंजी अलग-अलग हैं और आसानी से एक दूसरे से गणना नहीं की जा सकती है, बहुत कठिन गणितीय है सममित क्रिप्टोग्राफी की तुलना में लागू करने के लिए संरचना, लेकिन यह बहुत अधिक शक्तिशाली है: असममित क्रिप्टो आपको निजी वार्तालाप देता है, यहां तक ​​कि टैप किए गए लाइनों! यह आपको "डिजिटल हस्ताक्षर" बनाने की अनुमति भी देता है ताकि आप यह सत्यापित कर सकें कि कोई संदेश किससे आया है, और इसके साथ छेड़छाड़ नहीं की गई है।

ये शक्तिशाली उपकरण हैं, और आधुनिक गोपनीयता की नींव रखते हैं: असममित क्रिप्टोग्राफी के बिना, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के उपयोगकर्ताओं को आंखों की चुभन से कोई विश्वसनीय सुरक्षा नहीं होगी।

क्योंकि असममित क्रिप्टोग्राफी सममित से बनाने के लिए कठिन है, आज जो मानक एन्क्रिप्शन योजनाएं उपयोग में हैं वे उतनी मजबूत नहीं हैं जैसा कि वे हो सकते हैं: सबसे आम एन्क्रिप्शन मानक, आरएसए, को फटा जा सकता है यदि आप कुशलतापूर्वक एक बहुत बड़े कारक को ढूंढ सकते हैं नंबर। अच्छी खबर यह है कि यह एक बहुत ही कठिन समस्या है।

बड़ी संख्या में उनके घटक अपराधों में फैक्टरिंग के लिए सबसे अच्छी तरह से ज्ञात एल्गोरिथ्म को सामान्य संख्या क्षेत्र छलनी कहा जाता है, और एक रनटाइम जटिलता होती है जो थोड़ी धीमी गति से बढ़ती है 2 ^ n. परिणामस्वरूप, कुंजी को समान सुरक्षा प्रदान करने के लिए लगभग दस गुना लंबा होना चाहिए, जो कि ऐसा कुछ है जिसे लोग आमतौर पर व्यापार करने की लागत के रूप में सहन करते हैं। बुरी खबर यह है कि क्वांटम कंप्यूटर के मिश्रण में फेंक दिए जाने पर पूरा खेल क्षेत्र बदल जाता है।

क्वांटम कंप्यूटर: क्रिप्टो खेल को बदलना

क्वांटम कंप्यूटर काम करते हैं क्योंकि उनके पास एक ही समय में "सुपरपोजिशन" नामक एक क्वांटम घटना के माध्यम से कई आंतरिक अवस्थाएं हो सकती हैं। इसका मतलब है कि वे एक साथ एक समस्या के विभिन्न हिस्सों पर हमला कर सकते हैं, ब्रह्मांड के संभावित संस्करणों में विभाजित हो सकते हैं। उन्हें ऐसे भी कॉन्फ़िगर किया जा सकता है जो समस्या को हल करने वाली शाखाओं को सबसे अधिक आयाम के साथ हवा देते हैं, ताकि जब आप बॉक्स को खोलते हैं श्रोडिंगर की बिल्ली, आंतरिक स्थिति का संस्करण जिसे आप सबसे अधिक प्रस्तुत करने की संभावना रखते हैं, एक डिक्रिप्टेड पकड़े हुए एक आकर्षक दिखने वाली बिल्ली है। संदेश।

क्वांटम कंप्यूटर के बारे में अधिक जानकारी के लिए, देखें विषय पर हमारा हालिया लेख ऑप्टिकल और क्वांटम कंप्यूटर कैसे काम करते हैं?एक्सकैसल एज आ रहा है। क्या आप जानते हैं कि ऑप्टिकल और क्वांटम कंप्यूटर कैसे काम करते हैं, और क्या ये नई तकनीकें हमारा भविष्य बनेंगी? अधिक पढ़ें !

इसका मुख्य कारण यह है कि क्वांटम कंप्यूटर केवल रैखिक रूप से अधिक तेज़ नहीं होते हैं, जिस तरह से सामान्य कंप्यूटर हैं: दो या दस या सौ जब यह पारंपरिक क्रिप्टोग्राफी की बात आती है तो आप तेजी से बहुत मदद नहीं करते हैं कि आप सैकड़ों अरबों बार प्रक्रिया को धीमा कर देते हैं। क्वांटम कंप्यूटर एल्गोरिदम का समर्थन करते हैं, जिनकी तुलना में छोटे-बढ़ते रन समय जटिलताएं संभव हैं। यह वह है जो क्वांटम कंप्यूटरों को भविष्य की अन्य कम्प्यूटेशनल तकनीकों से मौलिक रूप से अलग बनाता है, जैसे ग्राफीन और मेम्स्ट्रिस्टर संगणना नवीनतम कंप्यूटर प्रौद्योगिकी आपको विश्वास करना देखना होगाअगले कुछ वर्षों में इलेक्ट्रॉनिक्स और पीसी की दुनिया को बदलने के लिए तैयार की गई कुछ नवीनतम कंप्यूटर तकनीकों की जाँच करें। अधिक पढ़ें .

एक ठोस उदाहरण के लिए, शोर का एल्गोरिथ्म, जिसे केवल एक क्वांटम कंप्यूटर पर निष्पादित किया जा सकता है, बड़ी संख्या में कारक हो सकता है log (n) ^ 3 समय, जो सबसे अच्छा शास्त्रीय हमले की तुलना में काफी बेहतर है। 2048 बिट्स के साथ एक संख्या को सामान्य संख्या फ़ील्ड छलनी का उपयोग करने में लगभग 10 ^ 41 यूनिट समय लगता है, जो एक ट्रिलियन ट्रिलियन ट्रिलियन से अधिक काम करता है। शोर के एल्गोरिथ्म का उपयोग करते हुए, एक ही समस्या लगभग 1000 इकाइयों का समय लेती है।

प्रभाव अधिक स्पष्ट हो जाता है कि चाबी जितनी लंबी होगी। यह क्वांटम कंप्यूटरों की शक्ति है।

मुझे गलत न समझें - क्वांटम कंप्यूटर में बहुत सारे संभावित गैर-दुष्ट उपयोग हैं। क्वांटम कंप्यूटर कुशलतापूर्वक ट्रैवलिंग सेल्समैन समस्या को हल कर सकते हैं, जिससे शोधकर्ताओं को अधिक कुशल शिपिंग नेटवर्क बनाने और बेहतर सर्किट डिजाइन करने की अनुमति मिलती है। आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस में क्वांटम कंप्यूटर का पहले से ही शक्तिशाली उपयोग है।

उस ने कहा, क्रिप्टोग्राफी में उनकी भूमिका विनाशकारी होने वाली है। एन्क्रिप्शन प्रौद्योगिकियां जो हमारी दुनिया को कार्यशील रखने की अनुमति देती हैं, पूर्णांक फैक्टराइजेशन समस्या को हल करने में कठिन होती हैं। आरएसए और संबंधित एन्क्रिप्शन योजनाएं हैं जो आपको सही वेबसाइट पर भरोसा करती हैं, जो कि आप फ़ाइलें हैं डाउनलोड मैलवेयर से भरा नहीं है, और यह कि लोग आपके इंटरनेट ब्राउजिंग पर जासूसी नहीं कर रहे हैं (यदि आप उपयोग नहीं कर रहे हैं टो)।

क्रिप्टोग्राफी आपके बैंक खाते को सुरक्षित रखती है और दुनिया के परमाणु बुनियादी ढांचे को सुरक्षित करती है। जब क्वांटम कंप्यूटर व्यावहारिक हो जाते हैं, तो वह सभी तकनीक काम करना बंद कर देती है। क्वांटम कंप्यूटर विकसित करने वाला पहला संगठन, अगर दुनिया आज भी हमारे द्वारा उपयोग की जाने वाली तकनीकों पर काम करती है, तो भयावह रूप से शक्तिशाली स्थिति में होने जा रही है।

तो, क्या क्वांटम सर्वनाश अपरिहार्य है? क्या हम इसके बारे में कुछ कर सकते हैं? जैसा कि यह पता चला है... हाँ।

पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी

एन्क्रिप्शन एल्गोरिदम की कई कक्षाएं हैं, जहां तक ​​हम जानते हैं, क्वांटम कंप्यूटर पर हल करने के लिए काफी तेज नहीं हैं। इन्हें सामूहिक रूप से पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी के रूप में जाना जाता है, और कुछ आशा प्रदान करता है कि दुनिया क्रिप्टोकरंसी में संक्रमण कर सकती है जो क्वांटम एन्क्रिप्शन की दुनिया में सुरक्षित रहेगी।

होनहार उम्मीदवारों में जाली-आधारित एन्क्रिप्शन शामिल हैं, जैसे रिंग-लर्निंग विद एरर, जो अपनी सुरक्षा को एक डिस्ट्रॉबली कॉम्प्लेक्स से प्राप्त करता है मशीन सीखने की समस्या और बहुभिन्नरूपी क्रिप्टोग्राफी, जो सरल की बहुत बड़ी प्रणालियों को हल करने की कठिनाई से अपनी सुरक्षा प्राप्त करती है समीकरण। आप इस विषय पर और अधिक पढ़ सकते हैं विकिपीडिया लेख. खबरदार: इस सामान का एक बहुत जटिल है, और आप पा सकते हैं कि आपके गणित की पृष्ठभूमि को वास्तव में विवरण में खोदने से पहले आपको काफी ऊपर रखने की आवश्यकता है।

इस से बहुत कुछ पता चलता है कि पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोकरंसी बहुत शांत है, लेकिन बहुत युवा भी है। उन्हें कुशल और व्यावहारिक होने के लिए अधिक काम करने की आवश्यकता है, और यह भी प्रदर्शित करने के लिए कि वे सुरक्षित हैं। क्रिप्टोसिस्टम पर भरोसा करने में सक्षम होने का कारण यह है कि हम उन पर लंबे समय तक पर्याप्त नैदानिक ​​रूप से प्रतिभाशाली जीन फेंक चुके हैं किसी भी स्पष्ट कमियों को अब तक खोजा गया होगा, और शोधकर्ताओं ने उन्हें बनाने वाली विभिन्न विशेषताओं को साबित किया है मजबूत।

आधुनिक क्रिप्टोग्राफी प्रकाश पर एक कीटाणुनाशक के रूप में निर्भर करती है, और विश्व सुरक्षा के लिए भरोसा करने के लिए अधिकांश पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफ़िक योजनाएं बस बहुत नई हैं। हालांकि, वे थोड़े से भाग्य और कुछ तैयारी के साथ वहां पहुंच रहे हैं, सुरक्षा विशेषज्ञ पहले क्वांटम कंप्यूटर पर लाइन में आने से पहले स्विच को पूरा कर सकते हैं।

यदि वे विफल होते हैं, हालांकि, परिणाम भयानक हो सकते हैं। किसी के बारे में यह सोचना कि इस तरह की शक्ति अस्थिर है, भले ही आप उनके इरादों के बारे में आशावादी हों। काम करने वाले क्वांटम कंप्यूटर को सबसे पहले विकसित करने का प्रश्न यह है कि हर किसी को बहुत सावधानी से देखना चाहिए क्योंकि हम अगले दशक में आगे बढ़ते हैं।

क्या आप क्वांटम कंप्यूटरों के लिए क्रिप्टोग्राफी की असुरक्षा के बारे में चिंतित हैं? आपका क्या लेना है? नीचे टिप्पणी में अपने विचारों को साझा करें!

छवि क्रेडिट: बाइनरी ऑर्ब वाया शटरस्टॉक