باحث تشفير: خوارزمية AES-128 آمنة من التهديدات الكمومية

كشف تحليل جديد أجراه الباحث Filippo Valsorda أن أنظمة التشفير المتماثل الحالية، وتحديداً خوارزمية AES-128، تبقى آمنة فعلياً حتى في وجود الحواسيب الكمومية واسعة النطاق، وذلك خلافاً للاعتقاد السائد بأن الحوسبة الكمومية ستقلل من قوة التشفير المتماثل إلى النصف.

يعتمد القلق التقليدي على خوارزمية Grover الكمومية التي تستطيع البحث في قواعد البيانات الكبيرة بسرعة أكبر من الطرق الكلاسيكية. من الناحية النظرية، توفر خوارزمية Grover تسريعاً تربيعياً، مما يعني أن هجوماً بالقوة الغاشمة على مفتاح 128-بت قد يتطلب حوالي 2⁶⁴ عملية بدلاً من 2¹²⁸. لكن Valsorda يجادل بأن خوارزمية Grover مقيدة جوهرياً بحاجتها للتنفيذ المتسلسل، حيث تعمل عبر تطبيق متكرر لسلسلة من العمليات التي تبني على بعضها البعض.

على عكس الهجمات الكلاسيكية بالقوة الغاشمة التي يمكن توزيعها بسهولة عبر معالجات متعددة، لا يمكن تقسيم خوارزمية Grover بكفاءة عبر عدة أجهزة كمومية دون فقدان معظم ميزتها. في الحوسبة الكلاسيكية، تقسيم مشكلة البحث بين عدة أجهزة يقلل الوقت المطلوب دون زيادة المجهود الحاسوبي الإجمالي. أما في الحوسبة الكمومية، فتقسيم المشكلة يقلل من فائدة الخوارزمية نفسها، مما يزيد العمل الإجمالي المطلوب عبر النظام.

لاختبار ما إذا كانت خوارزمية Grover تشكل تهديداً واقعياً، استخدم التحليل نموذجاً لهجوم افتراضي على AES-128 مع افتراضات متفائلة حول العتاد الكمومي المستقبلي. حتى مع افتراض نظام كمومي عالي الأداء قادر على تنفيذ العمليات بسرعة الميكروثانية والعمل بشكل مستمر لعقد كامل دون انقطاع، فإن الهجوم سيتطلب حوالي 2⁴⁷ نظاماً كمومياً متوازياً - أي حوالي 140 تريليون نظام - يعمل كل منها بدوائر معقدة تتضمن مئات الكيوبتات المنطقية. التكلفة الحاسوبية الإجمالية تُقدر بحوالي 2¹⁰⁴.⁵ عملية، وهو رقم فلكي هائل.

هذه النتائج تتماشى مع مواقف منظمات المعايير الرئيسية مثل المعهد الوطني للمعايير والتقنية NIST، الذي أكد صراحة أن AES-128 تبقى آمنة في سياق ما بعد الكمومي. كما وصل مكتب ألمانيا الاتحادي لأمن المعلومات إلى استنتاجات مشابهة، مما يشير إلى أن الجهود الأمنية يجب أن تركز على التشفير غير المتماثل (المفاتيح العامة) الذي يواجه تهديداً حقيقياً من خوارزمية Shor الكمومية، بينما يمكن للتشفير المتماثل أن يبقى دون تغيير جوهري في المدى المنظور.