در تاریخ ۲۷ مه ۲۰۲۵، دانشمندان دستگاهی کوانتومی معرفی کردند که چگونگی تولید اعداد تصادفی را متحول می‌کند؛ اقدامی که نویدبخش رمزنگاری قدرتمندتر برای محافظت از اطلاعات حساس است.
این دستگاه، که «تولیدکننده اعداد تصادفی کوانتومی» یا QRNG نام دارد، با سرعتی تقریباً هزار برابر بیشتر از فناوری‌های پیشین عمل می‌کند و با اندازه‌ای بسیار کوچک، برای استفاده در زمینه‌های حیاتی همچون موبایل، مالی، سلامت و دفاعی مناسب است.
اهمیت اعداد تصادفی در رمزنگاری
نقش بنیادین اعداد تصادفی در امنیت دیجیتال
رمزنگاری دیجیتال به‌شدت به وجود اعداد غیرقابل پیش‌بینی وابسته است. با این حال، بیشتر روش‌های موجود از اعداد «شبه‌تصادفی» استفاده می‌کنند که با الگوریتم‌های ریاضی تولید می‌شوند. این اعداد اگرچه تصادفی به نظر می‌رسند، اما در صورت دسترسی به شرایط اولیه یا الگوریتم، توسط هکرهای ماهر قابل پیش‌بینی یا بازتولید هستند.
لزوم تصادفی‌بودن واقعی برای مقابله با تهدیدات سایبری
در برابر تهدیدات پیچیده‌ی سایبری امروز، تنها تولید اعداد واقعاً تصادفی می‌تواند داده‌های حساس را ایمن نگه دارد. این موضوع اهمیت روزافزون QRNG را برجسته می‌کند.
«این پیشرفتی اساسی برای هر صنعتی است که به امنیت داده‌های قوی وابسته است»،
— پروفسور بون اوی، دانشگاه علوم و فناوری ملک عبدالله (KAUST)
QRNG: ترکیب فیزیک کوانتومی و رمزنگاری
بهره‌گیری از عدم قطعیت مکانیک کوانتومی
QRNG از پدیده‌ای به نام گسیل خودبخودی بهره می‌برد؛ فرآیندی کاملاً تصادفی که در آن اتم‌ها بدون تأثیر خارجی، فوتون ساطع می‌کنند. این دستگاه بدون نیاز به الگوریتم یا شرایط اولیه عمل می‌کند، بنابراین منبعی واقعاً غیرقابل شکست برای تولید اعداد تصادفی فراهم می‌سازد.
تأیید عملکرد توسط استانداردهای NIST
برای اطمینان از اعتبار این فناوری، دستگاه QRNG تحت آزمون‌های دقیق مؤسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا (NIST) قرار گرفت و موفق به عبور از آن‌ها شد. این موضوع نشان می‌دهد که اعداد تولیدشده واقعاً تصادفی هستند و می‌توانند پایه‌ای قابل اعتماد برای رمزنگاری دیجیتال باشند.
فناوری میکرو-LED: رمزنگاری قدرتمند در ابعادی کوچک
ویژگی‌های سخت‌افزاری منحصر‌به‌فرد
QRNG با استفاده از میکرو-LEDهایی با عرض تقریباً پنج میکرومتر (۰.۰۰۰۲ اینچ) کار می‌کند. این دیودهای بسیار کوچک، با مصرف انرژی کم و کارایی بالا، برای ادغام در دستگاه‌های قابل حمل بسیار مناسب‌اند.
قابلیت ادغام در دستگاه‌های هوشمند
کوچکی این دستگاه امکان ادغام آن در گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها، پوشیدنی‌ها و فناوری‌های قابل حمل دیگر را فراهم می‌سازد. به این ترتیب، رمزنگاری پیشرفته به‌طور مستقیم در دسترس کاربران قرار می‌گیرد.
«تحقیقات از این نوع می‌تواند ارزش عظیمی برای صنایع مختلف ایجاد کرده، جایگاه آن‌ها را در سطح جهانی تثبیت کند»،
— دکتر عبدالله المغبل، از اعضای پژوهش
کاربردهای دنیای واقعی: از بانکداری تا دفاع نظامی
امنیت اطلاعات مالی
در حوزه مالی، رمزنگاری کوانتومی مانع حملات سایبری و کلاه‌برداری می‌شود و از تبادل ایمن داده‌ها در تراکنش‌های دیجیتال اطمینان حاصل می‌کند.
محافظت از داده‌های بهداشتی
اطلاعات بیماران باید به‌شدت محرمانه باقی بمانند. نفوذ به این داده‌ها نه تنها هزینه‌بر است، بلکه اعتبار نهادهای بهداشتی را نیز تهدید می‌کند. استفاده از QRNG امنیت این اطلاعات را افزایش می‌دهد.
رمزنگاری در بخش نظامی و دفاعی
در عملیات نظامی، ارتباطات اطلاعاتی و داده‌های طبقه‌بندی‌شده باید کاملاً ایمن باشند. اعداد تصادفی کوانتومی با حذف نقاط آسیب‌پذیر، ارتباطات محرمانه نظامی را محافظت می‌کنند.
حفظ حریم خصوصی در سطح فردی
تقویت امنیت کاربران شخصی
فناوری QRNG علاوه بر صنایع، مزایای گسترده‌ای برای کاربران عادی دارد. رمزنگاری قوی‌تر از حریم خصوصی در ارتباطات روزمره مانند ایمیل، پیامک و تماس‌های صوتی محافظت می‌کند.
در عصری که اهمیت حریم خصوصی بیش از پیش شده، ادغام QRNG در ابزارهای شخصی، اعتماد کاربران را افزایش داده و هویت دیجیتال امن‌تری ایجاد می‌کند.
رمزنگاری سریع برای استفاده در زمان واقعی
پاسخ به نیازهای لحظه‌ای
یکی از ویژگی‌های برجسته این فناوری، سرعت بسیار بالای آن است. QRNG می‌تواند در زمان واقعی (real-time) اعداد تصادفی تولید کند، و این موضوع برای برنامه‌هایی مانند:
- معاملات پرسرعت بورسی
- تشخیص‌های پزشکی از راه دور
- ارتباطات دفاعی فوری
ضروری است.
رفع محدودیت‌های روش‌های سنتی
روش‌های رمزنگاری سنتی گاهی در مواجهه با حجم بالای داده یا فوریت زمانی دچار تأخیر می‌شوند. QRNG با تولید آنی داده‌های تصادفی، این مشکل را حل می‌کند.
آینده رمزنگاری کوانتومی
مسیر توسعه و کاربرد فراگیر
با بهبود سامانه‌های تشخیص و الگوریتم‌های کوانتومی، انتظار می‌رود سرعت تولید اعداد تصادفی باز هم افزایش یابد و این فناوری در برنامه‌های پرحجم‌تری به‌کار گرفته شود.
پژوهشگران پیش‌بینی می‌کنند که فناوری تولید اعداد کوانتومی به‌زودی در وسایل روزمره مانند گوشی، لپ‌تاپ و دستگاه‌های خانگی ادغام خواهد شد و امنیت اطلاعات شخصی را به سطح بی‌سابقه‌ای خواهد رساند.
نتیجه‌گیری: آغاز عصری نو در امنیت دیجیتال
تحقیقات تازه نشان می‌دهد که فناوری QRNG، با تکیه بر اصول مکانیک کوانتومی، می‌تواند ساختار بنیادی رمزنگاری را متحول کند. این فناوری نه‌تنها صنایع را ایمن‌تر می‌سازد، بلکه برای کاربران عادی نیز سطح بالایی از امنیت شخصی فراهم می‌آورد.
این پژوهش در مجله Optics Express منتشر شده است.
