ĐIỆN TOÁN LƯỢNG TỬ SẼ GIÚP BẢO MẬT MẠNG 5G NHƯ THẾ NÀO ?
Trần H Sa sưu tầm và lược dịch…
Điện toán lượng tử ra đời từ cơ học lượng tử. Cơ học lượng tử là một nhánh của vật lý liên quan đến những gì rất nhỏ.
Ở quy mô của các nguyên tử và electron, nhiều phương trình của cơ học cổ điển, mô tả cách mọi thứ di chuyển ở kích thước và tốc độ hàng ngày, không còn hữu ích. Trong cơ học cổ điển, các vật thể tồn tại ở một nơi cụ thể tại một thời điểm cụ thể. Tuy nhiên, trong cơ học lượng tử, thay vào đó các vật thể tồn tại trong một đám mây xác suất; chúng có cơ hội nhất định ở điểm A, một cơ hội khác ở điểm B và cứ thế. Hiện tượng này được gọi là nguyên lý chồng chất trong cơ học lượng tử.
Nó dẫn đến những gì có vẻ là một kết luận rất kỳ lạ về thế giới vật chất. Tính chất kỳ lạ, khó giải thích theo quan điểm cơ học cổ điển, được các nhà khoa học gọi là "tình trạng rắc rối lượng tử", hay nói gọn hơn là "vướng mắc lượng tử".
VƯỚNG MẮC LƯỢNG TỬ.
Vào tháng 2 năm 2020, các nhà khoa học từ Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ và Đại học Chicago tiết lộ rằng, họ đã đạt được một vướng mắc lượng tử - trong đó hành vi của một cặp gồm hai hạt rất nhỏ trở nên liên kết với nhau, do đó trạng thái của chúng giống hệt nhau - qua một mạng lưới vòng lặp lượng tử khoảng 52 dặm (83,7 km) ở vùng ngoại ô Chicago.
Bạn có thể tự hỏi mọi thứ khó hiểu đó là những gì, nếu bạn không phải là nhà khoa học quen thuộc với cơ học lượng tử - đó là hành vi của vật chất và năng lượng ở quy mô nhỏ nhất của thực tế, khác biệt với thế giới mà chúng ta có thể thấy xung quanh chúng ta. (1)
Sự vướng mắc lượng tử có nghĩa là hai hạt được liên kết với nhau. Các thuộc tính của cái này sẽ là chung cho cái kia, cho đến khi mà chúng được quan sát hoặc đo lường. Hãy tưởng tượng, nếu bạn có thể, ném hai đồng xu lên không trung sau đó nhìn xem chúng rơi xuống đất là sấp hay ngửa. Bây giờ hãy tưởng tượng rằng, bất kể kết quả của đồng xu thứ nhất là gì, thì đồng xu thứ hai sẽ luôn giống như vậy. Bây giờ hãy tưởng tượng hiệu ứng này luôn xảy ra - ngay cả khi chúng không ở gần nhau. Đó là vướng mắc lượng tử. (2)
ĐIỆN TOÁN LƯỢNG TỬ.
Điện toán lượng tử là việc sử dụng các hiện tượng cơ học lượng tử như nguyên lý chồng chất và vướng mắc lượng tử để thực hiện tính toán. Điện toán lượng tử thực hiện các phép tính dựa trên xác suất trạng thái của vật thể trước khi đo - thay vì chỉ 1 hoặc 0 (1, 0 là số hóa theo hệ nhị phân ) - có nghĩa là chúng có khả năng xử lý nhiều dữ liệu hơn so với máy tính cổ điển. Điện toán lượng tử hoạt động với các hạt có thể ở trạng thái chồng chất.
Quan sát xu hướng thị trường, chúng ta có thể nói rằng điện toán lượng tử sẽ thay đổi cấu trúc máy tính, cấu trúc công nghệ thông tin và thậm chí cả cấu trúc của công ty. Điện toán lượng tử cho phép phát hiện, phân tích, tích hợp và chẩn đoán nhanh chóng các tập dữ liệu phân tán lớn.Điện toán lượng tử có thể tìm kiếm các tập dữ liệu rộng lớn, chưa được phân loại, sắp xếp lại để nhanh chóng phát hiện ra các mẫu. Công nghệ mạnh mẽ này cũng có thể xem tất cả các mục trong một cơ sở dữ liệu lớn cùng một lúc, để khám phá các mẫu quan trọng tiềm năng.(3)
Điện toán lượng tử có thể tính toán các yếu tố của số nguyên tố lớn nhất ngay theo thời gian thực. Việc sử dụng số nguyên tố khổng lồ và các yếu tố của chúng là nền tảng của mã hóa dữ liệu. Khi một số máy tính lượng tử được kết nối với internet lượng tử, loại hình này có thể mở ra một làn sóng chiến tranh mạng mới đáng sợ, trong đó toàn bộ các tổ chức có thể bị đánh bại một cách dễ dàng.(1)
MẬT MÃ LƯỢNG TỬ: ĐIỆN TOÁN LƯỢNG TỬ SẼ GIÚP BẢO MẬT MẠNG 5G NHƯ THẾ NÀO ?
Trong thập kỷ qua, những tiến bộ trong công nghệ phần mềm đã dẫn đến các dịch vụ mạng, được chuyển từ phần cứng chuyên dụng sang dịch vụ điện toán hàng hóa trong thương mại. Nỗ lực can thiệp vào các hệ thống này có thể làm tổn hại đến bảo mật của mạng. Nhưng giải pháp của các nhà nghiên cứu bảo mật chống lại các cuộc tấn công như vậy, là bằng cách kết hợp mật mã lượng tử vào một nền tảng mạng ảo hóa, có khả năng bảo vệ một số nhà mạng di động bất cứ lúc nào.
Giáo sư Reza Nejabati, người đứng đầu nhóm nghiên cứu mạng hiệu suất cao của Bristol, cho biết: Công nghệ phần cứng và phần mềm có thể có khả năng cách mạng hóa mạng 5G. Ông nói thêm, chúng trao quyền cho các nhà khai thác mạng tận dụng tính linh hoạt và khả năng lập trình, được cung cấp bởi công nghệ ảo hóa, để tạo ra các loại dịch vụ internet mới, đồng thời tận dụng tốc độ truyền tải với tốc độ ánh sáng và bảo vệ hệ thống bằng công nghệ lượng tử.
Hơn nữa, trong thời đại công nghệ 5G, vì giao tiếp an toàn sẽ trở thành một khía cạnh quan trọng của kết nối, lý thuyết về mật mã học lượng tử có nhiều khả năng đi vào giai đoạn trung tâm.
Mật mã học lượng tử là khoa học khai thác các tính chất cơ học lượng tử để thực hiện các nhiệm vụ mật mã. Ví dụ nổi tiếng nhất về mật mã học lượng tử là phân phối khóa lượng tử, cung cấp giải pháp bảo mật thông tin về mặt lý thuyết cho vấn đề trao đổi khóa.
Theo báo cáo năm ngoái , các nhà nghiên cứu đã nghĩ ra cách nhúng mật mã lượng tử vào mạng 5G, bảo vệ cơ sở hạ tầng viễn thông thế hệ tiếp theo khỏi các cuộc tấn công mạng. Một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Bristol tuyên bố, giải pháp của họ bảo đảm các dịch vụ 5G mà không ảnh hưởng đến tốc độ tải xuống.(3)
"Internet lượng tử sẽ là nền tảng của hệ sinh thái lượng tử, nơi mà máy tính, mạng và cảm biến trao đổi thông tin theo cách thức cơ bản mới, trong đó cảm biến, giao tiếp và điện toán hoạt động cùng nhau như một thực thể", David Awschalom giải thích qua email. Ông là giáo sư thông tin trong spin của electron và thông tin lượng tử, tại Trường Kỹ thuật phân tử Pritzker ở Đại học Chicago, và là nhà khoa học cao cấp tại Argonne, người đứng đầu dự án vòng lặp lượng tử.
Ví dụ, một mạng internet lượng tử sẽ cung cấp sự bảo vệ lớn hơn nhiều đối với tin tặc và tội phạm mạng. Ngay bây giờ, nếu Alice ở New York gửi tin nhắn cho Bob ở California qua internet, không ít thì nhiều tin nhắn đó sẽ truyền đi theo một đường thẳng từ bờ biển bên này sang bờ biển bên kia. Trên đường đi, các tín hiệu truyền tin nhắn bị xuống cấp; bộ lặp đọc các tín hiệu, khuếch đại và sửa lỗi chúng. Nhưng quá trình này cho phép tin tặc "đột nhập" và chặn tin nhắn.
Tuy nhiên, một tin nhắn lượng tử sẽ không có vấn đề đó. Mạng lượng tử sử dụng các hạt photon ánh sáng để gửi tin nhắn, không dễ bị tấn công mạng. Thay vì mã hóa một tin nhắn bằng cách sử dụng độ phức tạp của toán học, Ray Newell, nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos cho biết, chúng tôi sẽ dựa vào các quy tắc đặc biệt của vật lý lượng tử. Với thông tin lượng tử, "bạn không thể sao chép hoặc cắt bớt nó một nửa, và thậm chí bạn không thể nhìn vào nó mà không làm thay đổi nó." Trên thực tế, chỉ cần cố gắng chặn tin nhắn thì sẽ phá hủy tin nhắn , như tạp chí Wired đã lưu ý. Điều đó sẽ cho phép việc mã hóa sẽ an toàn hơn rất nhiều so với bất kỳ thứ gì hiện có.(2)
Một số lo ngại đã được đặt ra về các rủi ro bảo mật do 5G đặt ra. Mặc dù các quy tắc bảo mật 5G được thiết lập bởi cơ quan tiêu chuẩn 3GPP được cho là an toàn hơn so với 4G, nhưng dự kiến 5G sẽ được sử dụng để kết nối nhiều hơn chứ không chỉ là điện thoại di động, mở rộng cái được gọi là các mặt bị đe dọa. Theo thời gian, xe tự lái và công nghệ y tế cá nhân có thể phụ thuộc vào 5G để hoạt động.
Giáo sư Dimitra Simeonidou, giám đốc Phòng thí nghiệm Internet thông minh, cho biết: Mạng 5G sẽ biến đổi truyền thông, công nghiệp và xã hội trong thập kỷ tới. Tuy nhiên, bảo mật là mối quan tâm chính đối với việc triển khai 5G và được thể hiện rộng rãi trên các phương tiện truyền thông toàn cầu. Ông nói thêm, Đại học Bristol đã tiên phong nghiên cứu về 5G và lượng tử trong một số năm, và gần đây đã dẫn đầu một số luận chứng mang tính bước ngoặt về lợi ích của 5G. Với công việc mới này, chúng tôi tập hợp các thế mạnh nghiên cứu của mình để cung cấp một giải pháp bảo mật tối ưu cho mạng 5G.(3)
_ Tổng hợp từ :
(1) Chúng ta đang tiến gần hơn đến Internet lượng tử, nhưng nó là gì? ( https://electronics.howstuffworks.com/future-tech/quantum-internet.htm)
(2) Bạn đã nghe nói về 5G, nhưng internet lượng tử thì sao? ( https://www.weforum.org/agenda/2018/09/5g-quantum-internet/ )
(3) Mật mã lượng tử : Điện toán lượng tử sẽ giúp bảo mật mạng 5G như thế nào ? ( https://www.analyticsinsight.net/quantum-cryptography-quantum-computing-will-help-secure-5g-networks/ )
Trần H Sa sưu tầm và lược dịch…
