क्वांटम कंप्यूटिंग साइबर सुरक्षा को कैसे बदलेगी
क्वांटम कंप्यूटिंग अभी भी विज्ञान कथा की तरह लगती है। क्वांटम कंप्यूटिंग आज के सबसे तेज सुपर कंप्यूटर की तुलना में 100 मिलियन गुना से अधिक तेजी से गणना करने में सक्षम होने का वादा करती है। बड़ी वैज्ञानिक समस्याओं को हल करने के लिए इसके बहुत सकारात्मक प्रभाव होंगे।
लेकिन इसके गहरे दुष्प्रभाव हैं। एक पारंपरिक कंप्यूटर को क्रैक करने में हजारों साल लगने वाले एन्क्रिप्शन को मिनटों या सेकंड में क्रैक किया जा सकता है। आज का निहितार्थ यह है कि हमलावर अब डेटा को हूवर और स्टोर कर सकते हैं, और अगले कुछ वर्षों में वे क्वांटम कंप्यूटर का उपयोग करके हमला करने में सक्षम होंगे। कुछ वाणिज्यिक और व्यक्तिगत डेटा भविष्य में गोपनीय रहेंगे। इसलिए, यह आपके डेटा को भविष्य में सुरक्षित रखने के लायक है ताकि यह क्वांटम कंप्यूटिंग हमलों का सामना कर सके।
क्वांटम कंप्यूटिंग कैसे काम करती है
मौजूदा ‘वॉन न्यूमैन’ मशीनों की तुलना में क्वांटम कंप्यूटिंग के प्रदर्शन में सुधार एक ऐसी छलांग है जिसे वास्तविक होने पर विश्वास न करते हुए क्षमा करना आसान है। लेकिन गति इस बात का उप-उत्पाद है कि क्वांटम कंप्यूटिंग कैसे काम करती है और यह काफी अलग है। पारंपरिक कंप्यूटर चिप्स जॉन वॉन न्यूमैन द्वारा आविष्कार की गई और 1945 में प्रकाशित कंप्यूटिंग अवधारणाओं पर आधारित हैं। इस प्रणाली में, प्रत्येक ऑपरेशन को इनपुट डिवाइस से पढ़कर, तार्किक रूप से संसाधित करके और इसे फिर से स्टोरेज में आउटपुट करके क्रमिक रूप से निष्पादित किया जाता है।
यहां तक कि बड़े पैमाने पर समानांतर सुपर कंप्यूटर भी इसी तरह से काम करते हैं। यहां तक कि अगर आपके पास एक ही समय में हजारों ऑपरेशन चल रहे हैं, तो प्रत्येक को सीपीयू कोर द्वारा क्रमिक रूप से निष्पादित किया जाएगा। जीपीयू सीपीयू की तुलना में सरल हैं, लेकिन वे अधिक इकाइयों को समानांतर करने में बेहतर हैं, लेकिन उनमें अनुक्रमिक इकाइयां भी शामिल हैं। पारंपरिक कंप्यूटिंग उन बिट्स के साथ भी काम करती है जिनमें दो अवस्थाएँ होती हैं, जिन्हें आमतौर पर 0 और 1 द्वारा दर्शाया जाता है। इनपुट एक राज्य में हो सकता है और हेरफेर के बाद आउटपुट उसी राज्य या किसी अन्य राज्य में हो सकता है। जैसे-जैसे समस्याएं अधिक जटिल होती जाती हैं और कम्प्यूटेशनल संभावनाएं बढ़ती जाती हैं, इन्हें अलग-अलग अनुक्रमिक संगणनाओं में विभाजित करना वर्तमान आर्किटेक्चर की क्षमताओं से परे हो सकता है।
ऐसा नहीं है कि क्वांटम कंप्यूटर कैसे काम करते हैं। समानांतर में अनुक्रमिक एकल-बिट संचालन करने वाले कई व्यक्तिगत कंप्यूटिंग कोर होने के बजाय, क्वांटम कंप्यूटर माप से पहले वस्तु की स्थिति की संभावनाओं को संसाधित करते हैं। ये अवस्थाएँ, जिन्हें qubits के रूप में जाना जाता है, पता लगाने से पहले वस्तु के अपरिभाषित गुण हैं, जैसे कि फोटॉन का ध्रुवीकरण या इलेक्ट्रॉनों का स्पिन। इन क्वांटम राज्यों में माप से पहले निश्चित स्थिति नहीं होती है, इसलिए वे न केवल दो, बल्कि कई अलग-अलग संभावित पदों को एक साथ मिलाते हैं।
हालांकि, मापने तक अपरिभाषित होने के बावजूद, इन मिश्रित राज्यों को गणितीय रूप से संबंधित तरीकों से अन्य वस्तुओं के राज्यों के साथ “उलझन” किया जा सकता है। इस उलझाव गणित को एल्गोरिदम में लागू करके, जटिल समस्याओं को अनिवार्य रूप से एक ऑपरेशन में हल किया जा सकता है। एक ओर, इसका उपयोग बहुत कठिन विज्ञानों के लिए किया जा सकता है, जैसे कि रासायनिक प्रतिक्रियाओं में कई कण अंतःक्रियाओं की भविष्यवाणी करना, या सुरक्षा कोड बनाना जो वर्तमान की तुलना में बहुत कठिन हैं। लेकिन इसके विपरीत, उनका उपयोग मौजूदा कोड को क्रैक करने के लिए भी किया जा सकता है जिसे वर्तमान कंप्यूटर तकनीक से तोड़ना असंभव है।
इसे परिप्रेक्ष्य में रखने के लिए, सर्वव्यापी 2,048-बिट RSA एन्क्रिप्शन को तोड़ने के लिए एक पारंपरिक कंप्यूटर को लगभग 300 ट्रिलियन वर्ष (ब्रह्मांड की आयु का 22,000 गुना) लगेगा। लेकिन क्रिप्टोग्राफिक कुंजियों में उपयोग किए जाने वाले पूर्णांक प्रमुख कारकों को खोजने के लिए डिज़ाइन किए गए शोर के एल्गोरिथ्म का उपयोग करते हुए, 4,099-क्वांटम क्वांटम कंप्यूटर के लिए केवल 10 सेकंड लगते हैं। यह स्पष्ट है कि एन्क्रिप्शन के कई रूप खतरे में हैं। उदाहरण के लिए, वेब कनेक्शन को एन्क्रिप्ट करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सर्वव्यापी एसएसएल और टीएलएस 2048-बिट आरएसए कुंजियों का उपयोग करते हैं, जिससे वे क्वांटम कंप्यूटरों द्वारा समझौता करने के लिए कमजोर हो जाते हैं।
आज क्वांटम कंप्यूटर कितने तेज हैं?
सौभाग्य से हम अभी इस स्तर पर नहीं थे। आज, 64-कोर प्रोसेसर प्रति सेकंड 3 अरब से अधिक संचालन कर रहे हैं, 4,099 क्वबिट ज्यादा नहीं लगते हैं, लेकिन यह आज भी सबसे शक्तिशाली क्वांटम कंप्यूटरों से बेहतर है। 2021 के अंत में घोषित आईबीएम के ईगल में केवल 127 क्विबिट हैं। Google के Sycamore में केवल 53 qubits हैं, चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय में Jiuzhang में 76 qubits हैं, और अधिकांश क्वांटम प्रोसेसर (QPUs) में 50 qubits से कम है। 5,760 क्विट तक के डी-वेव ‘क्वांटम एनीलिंग’ प्रोसेसर हैं, लेकिन इन्हें संभावित परिणामों के सीमित सेट की आवश्यकता होती है और एन्क्रिप्शन को तोड़ने के लिए आवश्यक शोर के एल्गोरिदम को नहीं चला सकते हैं।
लेकिन विकास हो रहा है। Xanadu ने 2022 में बोरेलिस नामक एक 216-qubit QPU लॉन्च करने की योजना बनाई है, और IBM का लक्ष्य 2022 में Osprey के साथ 433 qubits प्राप्त करना है, इसके बाद 2023 में Condor के साथ 1,121 qubits प्राप्त करना है। इसलिए जबकि पारंपरिक एन्क्रिप्शन अभी सुरक्षित है, ऐसा नहीं है। बहुत लंबे समय तक। उदाहरण के लिए, आईबीएम का रोडमैप 2025 तक 4,158 क्वबिट्स के लिए है, और 2030 तक यह वास्तविक समय में 2,048-बिट आरएसए को लगभग क्रैक करने में सक्षम होगा। यह आखिरी साल है जब एनआईएसटी ने शुरू में इसे सुरक्षित माना था। हो सकता है कि 2030 तक क्वांटम कंप्यूटिंग डेस्कटॉप कंप्यूटर खरीदना संभव न हो। 2017 में शिप किए जाने पर डी-वेव के पहले वाणिज्यिक क्वांटम कंप्यूटर की कीमत $ 15 मिलियन थी। इसमें आने वाले वर्षों के लिए QPUs हैं। लेकिन खतरा मंडरा रहा है क्योंकि इन सभी देशों के दिल में हमारे सर्वोत्तम हित नहीं हैं।
क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए साइबर सुरक्षा बढ़ाना
सौभाग्य से, खतरों के लिए तैयार होने का समय है। उदाहरण के लिए, पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी पर आधारित सुरक्षा उत्पादों का उपयोग करना। ये उत्पाद आज संवेदनशील डेटा की रक्षा कर सकते हैं और इसे भविष्य में क्वांटम कंप्यूटरों के हमलों से बचा सकते हैं।
वर्तमान क्रिप्टोग्राफ़िक एल्गोरिदम या तो पूर्णांक गुणनखंड, असतत लघुगणक, या अण्डाकार वक्र असतत लघुगणक का उपयोग करते हैं, लेकिन शोर का एल्गोरिथ्म क्वांटम कंप्यूटरों का उपयोग करके इन सभी को हरा सकता है। पोस्ट-क्वांटम क्रिप्टोग्राफी वैकल्पिक तरीकों पर स्विच करती है जो क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए कम असुरक्षित हैं। छह प्रमुख विधियों पर आधारित अनुसंधान अभी भी अपनी प्रारंभिक अवस्था में है, लेकिन इस तकनीक को नियोजित करने वाले उत्पाद पहले से ही उपलब्ध हैं।एक उदाहरण है क्यूएसटी-वीपीएन (नए टैब में खुलता है), जो OpenVPN लाइब्रेरी पर आधारित है लेकिन उपयोगकर्ता डेटा की सुरक्षा के लिए पोस्ट-क्वांटम सुरक्षित एल्गोरिदम का उपयोग करता है। सर्वर सॉफ्टवेयर एडब्ल्यूएस क्लाउड के माध्यम से वितरित किया जाता है और विंडोज, मैकओएस और लिनक्स वितरण की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए क्लाइंट पेश करता है, जिससे कंपनियां क्वांटम हॉर्स बोल्ट के बाद नहीं, बल्कि सुरक्षा को सख्त करना शुरू कर देती हैं। अवसर प्रदान करें।
क्वांटम कंप्यूटिंग में उस गति में क्रांति लाने की काफी संभावनाएं हैं जिस पर संगणना की जाती है। सभी नए तकनीकी विकासों की तरह, इसके अच्छे और बुरे दोनों निहितार्थ हैं। लेकिन अब जब हम जानते हैं कि निकट भविष्य में साइबर सुरक्षा के लिए आगे क्या है, तो हम कम से कम यह सुनिश्चित करने के लिए तैयार हो सकते हैं कि क्वांटम कंप्यूटिंग की लाभकारी संभावनाएं अधिक नापाक संभावनाओं से आगे निकल जाएं। मैं यह कर सकता हूं।
