تراشه‌های مقاوم در برابر حملات کوانتومی؛ صنعت نیمه‌رسانا وارد عصر جدید امنیت سایبری شد

رشد رایانه‌های کوانتومی، نگرانی‌ها درباره شکسته شدن روش‌های رمزگذاری فعلی را افزایش داده است. در همین راستا، صنعت نیمه‌رسانا به سمت طراحی تراشه‌هایی با قابلیت‌های امنیتی پساکوانتومی حرکت می‌کند. همکاری جدید سیل‌اس‌کیو و گلوبال‌فاندریز نیز با هدف توسعه نسل آینده تراشه‌های امن و زیرساخت‌های مقاوم در برابر تهدیدات کوانتومی شکل گرفته است.

هر پیام، تراکنش مالی، پرونده پزشکی یا سند دولتی که امروز رمزگذاری می‌شود، ممکن است سال‌ها در جایی ذخیره بماند.

کارشناسان امنیت سایبری معتقدند رایانه‌های کوانتومی آینده ممکن است روزی به قدرتمندی برسند که برخی از روش‌های رمزگذاری فعلی را بشکنند.

گفتنی است بیشتر گفت‌وگوها درباره تهدید کوانتومی بر الگوریتم‌های رمزگذاری جدید متمرکز است، اما الگوریتم‌ها به تنهایی نمی‌توانند از داده‌ها محافظت کنند و باید درون تراشه‌هایی که سرورها، گوشی‌های هوشمند و زیرساخت‌های حیاتی را تغذیه می‌کنند، ساخته شوند.

بر این اساس، این چالش در حال تغییر شکل صنعت نیمه‌رسانا است و تولیدکنندگان تراشه به جای درمان محاسبات کوانتومی و امنیت سایبری به عنوان حوزه‌های جداگانه، به طور فزاینده‌ای در حال بررسی طراحی پردازنده‌های آینده با محافظت‌های مقاوم در برابر کوانتوم درون خود سخت‌افزار هستند.

به نقل از Interesting Engineering، نمونه‌ای از این همکاری، شرکت امنیتی سوئیسی سیل‌اس‌کیو و سازنده نیمه‌رسانای آمریکایی گلوبال‌فاندریز است که تفاهم‌نامه راهبردی برای توسعه مشترک فناوری‌های امنیتی پساکوانتومی، سکوهای نیمه‌رسانای ایمن و الکترونیک تخصصی برای سیستم‌های محاسبات کوانتومی آینده امضا کرده‌اند.

کارلوس موریرا، مدیرعامل سیل‌اس‌کیو و کارشناس شناخته‌شده سازمان ملل در زمینه امنیت سایبری، در این باره می‌گوید: «چشم‌انداز مشترک بلندمدت ما این است که نیمه‌رساناها، امنیت سایبری، رمزنگاری پساکوانتومی و محاسبات کوانتومی در یک اکوسیستم فناوری واحد همگرا می‌شوند».

امنیت دیجیتال مدرن به شدت به سیستم‌های رمزگذاری مانند آراس‌ای و رمزنگاری منحنی بیضوی وابسته است.

این روش‌ها کار می‌کنند زیرا رایانه‌های متداول برای حل مسائل ریاضی پشت داده‌های رمزگذاری‌شده به زمان غیرعملی نیاز دارند. بر این اساس، رایانه‌های کوانتومی می‌توانند این معادله را تغییر دهند.

برخی تخمین‌ها نشان می‌دهد که یک ماشین کوانتومی توانمند می‌تواند رمزگذاری مدرن را در عرض یک روز بشکند. اگرچه ماشین‌های کوانتومی امروزی هنوز از آن سطح توانایی فاصله دارند، پژوهشگران سال‌هاست برای این احتمال آماده می‌شوند.

برای مقابله با این تهدید، آنها رمزنگاری پساکوانتومی را توسعه داده‌اند؛ نسل جدیدی از الگوریتم‌های رمزگذاری که حتی در برابر حملات کوانتومی نیز ایمن می‌مانند.

با این حال، پیاده‌سازی این الگوریتم‌ها چالش‌های خاص خود را دارد؛ آنها اغلب به منابع محاسباتی بیشتر، مصرف توان بالاتر و یکپارچه‌سازی در دستگاه‌های مدرن نیاز دارند. اینجاست که شرکت‌های نیمه‌رسانا به طور فزاینده‌ای وارد میدان می‌شوند.

همکاری جدید سیل‌اس‌کیو و گلوبال‌فاندریز بر توسعه فناوری‌های امنیتی مبتنی بر سخت‌افزار متمرکز است که می‌توانند رمزنگاری پساکوانتومی را وارد طراحی‌های نیمه‌رسانای آینده کنند.

امنیت دیجیتال مدرن به شدت به سیستم‌های رمزگذاری مانند آراس‌ای و رمزنگاری منحنی بیضوی وابسته است.

این روش‌ها کار می‌کنند زیرا رایانه‌های متداول برای حل مسائل ریاضی پشت داده‌های رمزگذاری‌شده به زمان غیرعملی نیاز دارند. بر این اساس، رایانه‌های کوانتومی می‌توانند این معادله را تغییر دهند.

برخی تخمین‌ها نشان می‌دهد که یک ماشین کوانتومی توانمند می‌تواند رمزگذاری مدرن را در عرض یک روز بشکند. اگرچه ماشین‌های کوانتومی امروزی هنوز از آن سطح توانایی فاصله دارند، پژوهشگران سال‌هاست برای این احتمال آماده می‌شوند.

برای مقابله با این تهدید، آنها رمزنگاری پساکوانتومی را توسعه داده‌اند؛ نسل جدیدی از الگوریتم‌های رمزگذاری که حتی در برابر حملات کوانتومی نیز ایمن می‌مانند.

با این حال، پیاده‌سازی این الگوریتم‌ها چالش‌های خاص خود را دارد؛ آنها اغلب به منابع محاسباتی بیشتر، مصرف توان بالاتر و یکپارچه‌سازی در دستگاه‌های مدرن نیاز دارند. اینجاست که شرکت‌های نیمه‌رسانا به طور فزاینده‌ای وارد میدان می‌شوند.

همکاری جدید سیل‌اس‌کیو و گلوبال‌فاندریز بر توسعه فناوری‌های امنیتی مبتنی بر سخت‌افزار متمرکز است که می‌توانند رمزنگاری پساکوانتومی را وارد طراحی‌های نیمه‌رسانای آینده کنند.

یکی از اهداف نخست این مشارکت، ایجاد مؤلفه‌های امنیتی آماده‌ای است که سایر تولیدکنندگان تراشه بتوانند در پردازنده‌های آینده ادغام کنند. این شرکت‌ها با همکاری با شرکت ام‌آی‌پی‌اس، قصد دارند ماژول‌های تأییدشده امنیتی را توسعه دهند که قادر به اجرای رمزنگاری پساکوانتومی مستقیماً در سخت‌افزار باشند.

همچنین برنامه‌هایی برای توسعه مؤلفه‌های «ماژول امنیتی چیپلِت» وجود دارد که می‌توانند از کلیدهای رمزنگاری حساس محافظت کنند و داده‌های حیاتی را از بقیه دستگاه جدا سازند.

گفتنی است این مشارکت تنها به دفاع در برابر رایانه‌های کوانتومی آینده محدود نمی‌شود، بلکه به دنبال توسعه فناوری‌های نیمه‌رسانایی است که بتوانند از خود این رایانه‌ها پشتیبانی کنند.

بیشتر پردازنده‌های کوانتومی در دمای بسیار نزدیک به صفر مطلق عمل می‌کنند و الکترونیک متداول در چنین دمایی به سختی کار می‌کند.

بر این اساس، شرکت‌ها قصد دارند مدارهای مجتمع خاصی برای کاربردهای سرمایشی توسعه دهند که بتوانند در دماهای بسیار پایین عمل کنند. بسیاری از پردازنده‌های امروزی با روش سی‌ام‌او‌اس ساخته می‌شوند و این فناوری هم‌اکنون به عنوان توانمندساز عصر کوانتوم در حال ظهور است.

نیکلاس سرژانت، معاون راه‌حل‌های فناوری کوانتومی در گلوبال‌فاندریز، گفت: «این مشارکت درباره ایجاد پایه‌های عصر کوانتوم است؛ زیرساخت دیجیتال امن با رمزنگاری پساکوانتومی و فناوری‌های نیمه‌رسانایی که سیستم‌های محاسباتی کوانتومی آینده را توانمند می‌سازند».

اهمیت این مشارکت فراتر از هر فناوری منفردی است و از سیستم‌های ارتباطی امن تا زنجیره‌های تأمین معتمد و الکترونیک سرمایشی را در بر می‌گیرد.