أجهزة الكمبيوتر الكمومية تتقدم خطوة كبيرة في عالم التشفير – اكتشف التحديات والفرص الآن!

“`html

اتضح أن الأرقام العشوائية التي تستخدمها بعض البرامج الحاسوبية ليست عشوائية تمامًا. في مجال التشفير—التقنية التي تعتمد عليها أدوات مثل المصادقة الثنائية ومفاتيح المرور—يتم توليد أرقام عشوائية لتأمين الأنظمة ضد المتسللين. لكن الحواسيب التقليدية تستخدم عادةً خوارزميات تحاكي العشوائية فقط، بينما تعتمد في الواقع على صيغة خوارزمية، مما يجعلها قابلة للاختراق إذا اكتشف أحدهم النمط.

كيف تعمل العشوائية الكمية؟

في دراسة نُشرت في مجلة Nature، تمكن فريق بحثي من تحقيق عشوائية مثبتة، مما يعني أن الأرقام كانت عشوائية بشكل حقيقي وغير قابلة للاختراق. باستخدام حاسوب Quantinuum الكمي المكون من 56 كيوبت، أنتج الفريق أكثر من 70 ألف بت عشوائي مثبت في عملية استغرقت ثوانٍ فقط لكل بت، لكنها تتطلب عمل أربعة من أسرع الحواسيب الفائقة في العالم دون توقف لتزويرها.

تم التحقق من هذه الأرقام لاحقًا بواسطة مجموعة من الحواسيب الفائقة القادرة على إثبات عدم وجود خوارزمية رياضية وراء توليدها. يمثل هذا الإنجاز خطوة مهمة تتجاوز الادعاءات السابقة في الحوسبة الكمية، حيث ركزت التطبيقات السابقة على مهام مصطنعة دون قيمة عملية كبيرة. هذه المرة، تمت معالجة تحدي أساسي في الأمن السيبراني: إنشاء أرقام عشوائية غير متحيزة وغير قابلة للتنبؤ.

لماذا تعد العشوائية الحقيقية مهمة؟

تعتمد القدرة على توليد عشوائية حقيقية على عالم ميكانيكا الكم الغريب. تستخدم الحواسيب الكمية الكيوبتات بدلاً من البتات الثنائية، مما يسمح لها بالتواجد في حالات متعددة في وقت واحد بفضل ظاهرة تسمى “التراكب الكمي”. عند قياسها، تنتج هذه الكيوبتات نتائج عشوائية حقيقية—ليس بسبب نقص المعلومات، بل لأن الطبيعة نفسها لم تحدد النتيجة حتى لحظة القياس.

تعمل هذه التقنية من خلال تبادل ذكي بين الحوسبة الكمية والتقليدية. أولاً، ينفذ الحاسوب الكمي عملية تسمى “أخذ عينات الدوائر العشوائية”، وهي طريقة تُستخدم لقياس الأداء الكمي. ثم تقوم الحواسيب الفائقة التقليدية بالتحقق من النتائج باستخدام تقنية “قياس الإنتروبيا المتقاطع”، مما يؤكد أنها لم تُنتج بوسائل تقليدية.

التطبيقات العملية للعشوائية الكمية

تتراوح التطبيقات من تعزيز أمان التشفير في الخدمات المصرفية عبر الإنترنت إلى جعل محافظ العملات الرقمية أكثر أمانًا. أحد الاستخدامات المحددة هو “منارة العشوائية” غير القابلة للثقة—وهي خدمة عامة تُصدر أرقامًا عشوائية حقيقية لا يمكن لأحد توقعها أو تزويرها.

• سلاسل الكتل: يمكن للعشوائية الكمية تعزيز خوارزميات الإجماع، مما يجعل منصات مثل Ethereum وSolana أكثر مقاومة للتلاعب.
• اليانصيب والمراهنات: يمكن أن تستفيد المواقع التي تعتمد على العشوائية من هذه التقنية لضمان النزاهة.
• البحوث الحيوية: يمكن أن تحسن التجارب العشوائية في الاختبارات الطبية.

الأسئلة الشائعة

ما الفرق بين العشوائية التقليدية والكمية؟

العشوائية التقليدية تعتمد على خوارزميات تحاكي العشوائية، بينما العشوائية الكمية تعتمد على مبادئ فيزياء الكم التي تجعل النتائج غير قابلة للتنبؤ بشكل جذري.

هل يمكن استخدام هذه التقنية الآن؟

حاليًا، تتطلب عملية التحقق قوة حاسوبية فائقة غير متاحة للجميع، لكن الباحثين يعملون على جعلها أكثر سهولة في المستقبل القريب.

كيف يمكن أن تفيد العشوائية الكمية العملات الرقمية؟

يمكن أن تجعل محافظ العملات الرقمية أكثر أمانًا، وتقوي أنظمة التوقيع الرقمي، وتضمن عدالة آلية الإجماع في سلاسل الكتل.

“`