شبکه‌ای غیرقابل هک که از منطق عجیب فیزیک کوانتومی استفاده می‌کند

BT و توشیبا شبکه‌‌ی کوانتومی نفوذ‌ناپذیری را ساخته‌اند که از جریان‌های فوتون برای رمزنگاری داده‌های ارتباطی حساس استفاده می‌کند. این شبکه منحصر‌به‌فرد که در بریتانیا ساخته شده، با استفاده از کلیدهای رمزنگاری به بررسی داده‌های ارسالی بین دو تأسیسات مهندسی در بریستول می‌پردازد. این کلیدها با ذرات نور رمزنگاری شده‌اند. این شبکه‌ی ۶ کیلومتری که مرکز ملی کامپوزیت بریتانیا (NCC) و مرکز مدل‌سازی و شبیه‌سازی (CFMS) را به یکدیگر وصل می‌کند، از توزیع کلید کوانتومی (QKD) توشیبا برای ایمن‌سازی ترافیک داده‌های ارسالی بین دو سایت روی زیرساخت فیبر نوری BT استفاده می‌کند.

QKD برای توزیع کلیدهای دیجیتالی محرمانه به‌کار می‌رود. از QKD می‌توان برای اهدافی مثل رمزنگاری یا احراز هویت داده‌های رمزی استفاده کرد. با فناوری مشترک BT و توشیبا می‌توان کلیدهای کوانتومی و داده‌های شبکه را با روشی به‌نام مولتی‌پلکسینگ در جریان‌های فوتونی کابل‌های فیبری منتقل کرد.  

با فناوری QKD همچنین می‌توان داده‌ها را تا مسافت ۱۲۰ کیلومتر ارسال کرد و شهرها و نواحی کلان‌شهری را پوشش داد. NCC از اتصال ایمن کوانتومی برای نمایش پتانسیل کنترل از راه دور کارخانه‌ها با استفاده از 5G استفاده می‌کند، درحالی‌که CFMS امیدوار است درک بهتر روش‌های رمزنگاری به ایمن‌سازی داده‌ها در حوزه‌های هوش مصنوعی و دیجیتال توئین کمک کند. شبکه‌ی یادشده اولین توسعه‌ی QKD در بریتانیا است. بااین‌حال، توشیبا قبلا در ژاپن و ایالات متحده آزمایش‌هایی را در این زمینه انجام داده بود. در این آزمایش‌ها از QKD برای ایمن‌سازی داده‌های حساس سازمان‌های خدمات مالی و بهداشت درمان استفاده شد.

در QKD، هر بیت کلید به یک فوتون رمزنگاری می‌شود. بر اساس نظریه‌ی کوانتومی، اگر شخصی برای خواندن وضعیت رمزنگاری‌شده‌ی یک فوتون تلاش کند، فوتون به سرعت تغییر می‌کند. همین ویژگی QKD را غیرقابل نفوذ می‌سازد. به‌گفته‌ی دکتر اندرو شیلدز، سرپرست فناوری کوانتومی توشیبای اروپا:

با این روش می‌توانیم استراق سمع روی فیبر نوری را تست کنیم. طبق قوانین فیزیک کوانتوم اگر شخصی برای استراق سمع داده‌های رمزنگاری شده تلاشی کند، وضعیت رمزنگاری داده‌ها بلافاصله تغییر می‌کند. بنابراین در چنین کانال‌هایی می‌توان استراق سمع را شناسایی کرد.

از طرفی، QKD مبتنی بر قوانین فیزیک است نه ریاضی، به همین دلیل حتی قدرتمندترین کامپیوترها هم قادر به شکست آن نخواهند بود. شیلد می‌افزاید:

بسیاری نگرانند در صورت دستیابی به کامپیوترهای قدرتمند کوانتومی، رمزنگاری‌های کنونی به‌راحتی شکسته خواهند شد. هنوز چندین سال با ساخت چنین کامپیوتری فاصله داریم؛ اما حتی اگر اطلاعاتی دارید که می‌خواهید تا چند دهه‌ی آینده محرمانه باقی بمانند، باید همین امروز به شیوه‌ای آن‌ها را رمزنگاری کنید که با فناوری‌های آینده رمزگشایی نشوند.

سازمان‌های NCC و CFMS در گذشته مجبور بودند داده‌های حساس خود را روی دستگاه‌های ذخیره‌سازی فیزیکی بارگذاری و به‌صورت پیوسته داده‌ها را منتقل کنند. یکی از دیگر بخش‌های نوآورانه‌ی طرح BT و توشیبا استفاده از فناوری استاندارد فیبر نوری است که توسط BT Openreach همراه‌با QKD ارائه می‌شود. روش مولتی پلکسینگ، نویزهای دیجیتال ناشی از سیگنال‌های داده‌ای معمولی را فیلتر می‌کند و اجازه می‌دهد سیگنال‌های کوانتومی و داده‌های معمولی شبکه از یک کابل عبور کنند. در چنین شرایطی نیازی به زیرساخت نیست.

به این ترتیب راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه برای اپراتورهای ارتباط از راه دور فراهم می‌شود تا بتوانند رمزنگاری کوانتومی را روی شبکه‌های خود پیاده‌سازی کنند و در خدمت کاربرانی باشند که به‌دنبال افزایش ایمنی حریم خصوصی خود هستند. پروفسور اندرو شیلد، سرپرست فناوری نوری BT می‌گوید:

این اولین توسعه‌ی صنعتی شبکه‌ی ایمن کوانتومی در بریتانیاست که گامی مهم در حرکت به سمت اقتصاد کوانتومی به شمار می‌رود. قدرت رایانش کوانتومی، فرصت بی‌سابقه‌ای برای صنایع بریتانیا است؛ اما این تازه آغاز راه است.