ควอนตัม วิทยาการในการเข้ารหัสลับควอนตัมทำงานอย่างไร แนวคิดที่ว่าการลงคะแนนเสียงโดยบุคคลหนึ่งยังคงเหมือนเดิม หลังจากที่เขาส่งคะแนนเสียงนั้นถือเป็นเรื่องที่จริงจังมาก ในระบอบประชาธิปไตยใดๆ การลงคะแนนเสียงเป็นสิทธิของพลเมือง และเป็นวิธีที่เราเลือกคนที่ตัดสินใจเรื่องสำคัญในนามของเรา เมื่อความปลอดภัยของบัตรลงคะแนนถูกบุกรุก ก็เป็นสิทธิส่วนบุคคลที่จะเลือกผู้นำของตนเช่นกัน
มีตัวอย่างมากมายของการปลอมแปลงคะแนนเสียงตลอดประวัติศาสตร์ ในสหรัฐอเมริกาและในประเทศอื่นๆ และบางครั้งคะแนนก็เปลี่ยนไปเมื่อมีการนับคะแนน แต่หวังว่าวันที่บัตรลงคะแนนกระดาษหายไป ด้านหลังของฟลอริดาระหว่างเส้นทางที่ต้องนับจะหมดไปในไม่ช้า
ตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 21 กล่าวอีกนัยหนึ่งเป็นไปได้ว่าการลงคะแนน ที่เราลงคะแนนจะมีความปลอดภัยมากขึ้นในไม่ช้า วิธีหนึ่งที่จะปกป้องคะแนนเสียงคือการจำกัดการเข้าถึง เมื่อถูกย้ายจากเขตไปยังหน่วยเลือกตั้งกลางที่มีการนับคะแนน และนี่เป็นเพียงสิ่งที่ชาวสวิสกำลังมองหา ประเทศที่รู้จักกันเป็นอย่างดีในเรื่องความเป็นกลางนั้น อยู่ในแนวหน้าของการวิจัยเกี่ยวกับการเข้ารหัสแบบควอนตัม
แต่แตกต่างจากวิธีการเข้ารหัสแบบดั้งเดิมการเข้ารหัส และถอดรหัสข้อมูลหรือข้อความ วิทยาการในการเข้ารหัสลับควอนตัมขึ้นอยู่กับฟิสิกส์ไม่ใช่คณิตศาสตร์ การใช้เครื่องที่พัฒนาโดย Id Quantique ผู้ผลิตชาวสวิส การลงคะแนนเสียงที่ลงคะแนนในรัฐเจนีวาของสวิสในระหว่างการเลือกตั้งรัฐสภาในเดือนตุลาคม 2550 ถูกส่งโดยใช้การเข้ารหัสที่ปลอดภัย ซึ่งเข้ารหัสโดยคีย์ที่สร้างขึ้นโดยใช้โฟตอน
ซึ่งเป็นกลุ่มแสงขนาดเล็กที่ไม่มีมวล เนื่องจากวิธีนี้ใช้ฟิสิกส์แทนคณิตศาสตร์ในการสร้างคีย์ที่ใช้เข้ารหัสข้อมูล จึงมีโอกาสน้อยที่จะสามารถถอดรหัสโดยใช้คณิตศาสตร์ได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง การลงคะแนนเสียงของประชาชนในเจนีวาจะได้รับความคุ้มครองมากกว่าที่เคยเป็นมา การเข้ารหัสควอนตัมของ Id Quantiques เป็นการใช้เทคนิคดังกล่าวต่อสาธารณะเป็นครั้งแรก
ยิ่งไปกว่านั้นมันยังได้นำโลกของการเข้ารหัสควอนตัมที่ไม่ค่อยมีใครรู้จักเข้าสู่เวทีโลก แล้วมันทำงานอย่างไร เนื่องจากมันอิงตามควอนตัมฟิสิกส์ ซึ่งเป็นสสารในระดับที่เล็กที่สุดที่วิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับได้ จึงอาจดูสับสนเล็กน้อย แต่อย่ากังวลไปแม้แต่นักฟิสิกส์ควอนตัมก็ยังพบว่า ฟิสิกส์ควอนตัมน่างงอย่างเหลือเชื่อ ในบทความนี้เราจะพูดถึงวิธีการทำงานของการเข้ารหัสควอนตัม และความแตกต่างจากการเข้ารหัสสมัยใหม่
แต่ก่อนอื่นเราจะดูการใช้งานและข้อจำกัดของวิธีการเข้ารหัสแบบดั้งเดิม วิทยาการเข้ารหัสแบบดั้งเดิมความเป็นส่วนตัวเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง เมื่อสื่อสารข้อมูลที่ละเอียดอ่อน และมนุษย์ได้คิดค้นวิธีที่ผิดปกติ ในการเข้ารหัสการสนทนาของพวกเขา ตัวอย่างเช่น ในสงครามโลกครั้งที่ 2 พวกนาซีได้สร้างเครื่องจักรขนาดใหญ่ที่เรียกว่า Enigma ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับเครื่องพิมพ์ดีดบนสเตอรอยด์ เครื่องนี้สร้างหนึ่งในรหัสลับข้อความที่เข้ารหัสที่ยากที่สุดในยุคก่อนคอมพิวเตอร์
แม้หลังจากที่นักสู้ฝ่ายต่อต้านชาวโปแลนด์ได้ทำการทุบเครื่องจักร พร้อมคำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการทำงานของ Enigma การถอดรหัสข้อความยังคงเป็นการต่อสู้อย่างต่อเนื่อง สำหรับฝ่ายพันธมิตร อย่างไรก็ตามเมื่อรหัสถูกถอดรหัสแล้ว ความลับที่ได้จากเครื่องอีนิกมาก็มีประโยชน์มาก จนนักประวัติศาสตร์หลายคนให้เครดิตว่า รหัสที่ถอดรหัสเป็นปัจจัยสำคัญในชัยชนะของฝ่ายพันธมิตรในสงคราม
สิ่งที่ใช้เครื่อง Enigma เรียกว่า cryptology นี่คือขั้นตอนการเข้ารหัสและถอดรหัส การวิเคราะห์การเข้ารหัส ข้อมูลหรือข้อความเรียกว่าข้อความธรรมดา กระบวนการทั้งหมดนี้รวมกันเป็นวิทยาการเข้ารหัสลับ จนถึงทศวรรษที่ 1990 วิทยาการเข้ารหัสลับอาศัยอัลกอริทึม ซึ่งเป็นกระบวนการหรือขั้นตอนทางคณิตศาสตร์ อัลกอริทึมเหล่านี้ใช้ร่วมกับคีย์ซึ่งเป็นชุดของบิตโดยปกติจะเป็นตัวเลข
หากไม่มีรหัสที่ถูกต้องแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะถอดรหัส แม้ว่าคุณจะรู้ว่าจะใช้อัลกอริทึมใด มีความเป็นไปได้ที่ไร้ขีดจำกัดสำหรับคีย์ที่ใช้ในวิทยาการเข้ารหัสลับ แต่มีเพียงสองวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้คีย์ การเข้ารหัสคีย์สาธารณะและการเข้ารหัสคีย์ลับ ในทั้งสองวิธีนี้และในการเข้ารหัสทั้งหมด ผู้ส่งจุด A จะเรียกว่า Alice และจุด B เรียกว่า Bob
ในเมธอดการเข้ารหัสคีย์สาธารณะ ผู้ใช้เลือกคีย์ที่สัมพันธ์กันสองคีย์ เขาให้ทุกคนที่ต้องการส่งข้อความรู้วิธีเข้ารหัสโดยใช้คีย์เดียว เขาทำให้คีย์นี้เป็นสาธารณะกุญแจอีกดอกที่เขาเก็บไว้กับตัวเอง ด้วยวิธีนี้ทุกคนสามารถส่งข้อความที่เข้ารหัสถึงผู้ใช้ได้ แต่มีเพียงผู้รับของข้อความที่เข้ารหัสเท่านั้น ที่รู้วิธีถอดรหัสแม้แต่คนส่งข้อความก็ไม่รู้ว่า ผู้ใช้ใช้รหัสอะไรในการถอดรหัส
แม้แต่อัลกอริทึมที่ใช้ในกระบวนการเข้ารหัสและถอดรหัส ก็สามารถประกาศผ่านช่องทางที่ไม่ปลอดภัยได้ รหัสจะยังคงไม่ถูกถอดรหัสตราบเท่าที่รหัสที่ใช้ยังคงเป็นความลับ คล้ายกับการป้อนข้อความลงในกล่องจดหมายพิเศษ ที่รวมเข้ากับคีย์ ใครก็ตามสามารถเข้าไปข้างในและคว้ารหัสได้ แต่ถ้าไม่มีกุญแจเขาก็จะไม่สามารถถอดรหัสได้ คีย์เดียวกับที่ใช้ในการเข้ารหัสข้อความ ยังเป็นคีย์เดียวที่สามารถถอดรหัสได้ โดยแยกคีย์ออกจากข้อความ
วิธีการทั่วไปของการเข้ารหัสแบบดั้งเดิมคือ การเข้ารหัสแบบคีย์ลับในวิธีนี้ทั้ง Bob และ Alice ใช้คีย์เดียวเท่านั้น ใช้คีย์เดียวกันในการเข้ารหัสและถอดรหัสข้อความธรรมดา แม้แต่อัลกอริทึมที่ใช้ในกระบวนการเข้ารหัสและถอดรหัส ก็สามารถประกาศผ่านช่องทางที่ไม่ปลอดภัยได้ รหัสจะยังคงไม่ถูกถอดรหัส ตราบเท่าที่รหัสที่ใช้ยังคงเป็นความลับ
คีย์ที่ใช้ในวิทยาการเข้ารหัสลับสมัยใหม่นั้นมีขนาดใหญ่มาก อันที่จริงคอมพิวเตอร์หลายพันล้านเครื่อง ที่ทำงานร่วมกันกับการประมวลผลแต่ละพันล้านครั้งต่อวินาที ยังคงต้องใช้เวลาถึงล้านล้านปีในการถอดรหัสคีย์ นี่ไม่ใช่ปัญหาแล้วแต่อีกไม่นานจะเป็น คอมพิวเตอร์ปัจจุบันจะถูกแทนที่ในอนาคตอันใกล้ด้วยคอมพิวเตอร์ ควอนตัมซึ่งใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของฟิสิกส์ในระดับควอนตัมที่เล็กมาก
เนื่องจากสามารถทำงานในระดับควอนตัมได้ จึงคาดว่าคอมพิวเตอร์เหล่านี้จะสามารถคำนวณ และทำงานด้วยความเร็วที่คอมพิวเตอร์ที่ใช้งานอยู่ในขณะนี้ไม่สามารถทำได้ ดังนั้นรหัสที่ใช้เวลาหนึ่งล้านล้านปี ในการถอดรหัสด้วยคอมพิวเตอร์ทั่วไปอาจถูกถอดรหัสได้ ในเวลาน้อยกว่าด้วยคอมพิวเตอร์ควอนตัม ซึ่งหมายความว่าการเข้ารหัสคีย์ลับ SKC ดูเหมือนจะเป็นวิธีที่นิยมในการถ่ายโอนรหัสในอนาคต
เป็นไปได้ที่จะส่งข้อความเกี่ยวกับคีย์ที่ผู้ใช้ต้องการใช้ แต่ไม่ควรเข้ารหัสข้อความนั้นด้วยหรือไม่ และผู้ใช้ตกลงอย่างไรว่าจะใช้รหัสลับใด ในการเข้ารหัสข้อความเกี่ยวกับรหัสลับใดที่จะใช้กับข้อความต้นฉบับ ปัญหาเกี่ยวกับการเข้ารหัสคีย์ลับคือ มักมีที่ว่างสำหรับบุคคลที่สามที่ไม่ต้องการเพื่อรับฟัง และรับข้อมูลที่ผู้ใช้ไม่ต้องการให้บุคคลนั้นได้รับ สิ่งนี้เป็นที่รู้จักกันในการเข้ารหัสว่าเป็นปัญหาการกระจายคีย์
ฟิสิกส์ควอนตัมได้ให้วิธีแก้ปัญหานี้ ด้วยการควบคุมธรรมชาติของสสารที่คาดเดาไม่ได้ในระดับ ควอนตัม นักฟิสิกส์ได้ค้นพบวิธีแลกเปลี่ยนข้อมูลบนกุญแจลับ เร็วๆ นี้เราจะค้นพบว่าฟิสิกส์ควอนตัม ปฏิวัติวิทยาการเข้ารหัสลับได้อย่างไร แต่ก่อนอื่นเล็กน้อยเกี่ยวกับโฟตอน
บทความอื่นๆที่น่าสนใจ : กรีนเบอเรต์ อธิบายเกี่ยวกับหน่วยงานที่เกี่ยวข้องเพื่อทำการปลดกรีนเบอเรต์
