افشای یک نقص امنیتی مهم در اولین ماهواره کوانتومی جهان

الکساندر میلر، پژوهشگر حوزه فیزیک کوانتومی، اخیراً در مقاله‌ای علمی نقصی نگران‌کننده در عملکرد ماهواره کوانتومی چین با نام میکیوس (Micius) را آشکار کرده است؛ ماهواره‌ای که تا پیش از این، به عنوان نمونه‌ای پیشرو در فناوری ارتباطات کوانتومی شناخته می‌شد. این ماهواره که در سال ۲۰۱۶ میلادی توسط چین به فضا پرتاب شد، اولین سامانه ارتباطی مبتنی بر فناوری توزیع کلید کوانتومی (QKD) در جهان است و طراحی آن بر پایه اصول فیزیک کوانتومی، به‌ویژه ارسال فوتون‌های منفرد به عنوان حامل اطلاعات رمزنگاری‌شده، انجام شده است. فرض بر این بود که چنین ارتباطاتی غیرقابل شنود هستند؛ چراکه هرگونه تلاش برای استراق سمع موجب اختلال در حالت فوتون‌ها شده و شناسایی می‌شود.

اما یافته‌های میلر که بر پایه تحلیل داده‌های ارسالی از میکیوس در فاصله سال‌های ۲۰۲۱ تا ۲۰۲۲ است، نشان می‌دهد که نوعی نقص در زمان‌بندی پالس‌های لیزری ارسال‌شده از این ماهواره وجود دارد. این نقص به شکل تفاوت‌های بسیار جزئی در زمان ارسال پالس‌ها (در حدود ۱۰۰ تا ۳۰۰ پیکوثانیه) مشاهده شده است. در حالی‌که این بازه زمانی بسیار کوچک به نظر می‌رسد، در جهان فیزیک کوانتومی می‌تواند معنادار باشد. به گفته میلر، یک مهاجم که به تجهیزات بسیار دقیق دسترسی داشته باشد، می‌تواند از این تفاوت زمانی برای تشخیص سیگنال‌های واقعی از سیگنال‌های فریب‌دهنده (decoy states) استفاده کند. این کار که نوعی حمله کانال جانبی محسوب می‌شود، نه از طریق شکستن رمزنگاری بلکه از طریق شناخت ویژگی‌های فنی سامانه صورت می‌گیرد.

با وجود نگرانی‌های مطرح‌شده، میلر تاکید کرده که این ضعف فنی قابل رفع است. او پیشنهاد داده که با بهبود هم‌زمانی بین لیزرها، استفاده از یک لیزر واحد به جای چند لیزر، یا طراحی سیستم‌های کنترلی از زمین برای اصلاح تاخیرها می‌توان این آسیب‌پذیری را کاهش داد. همچنین آزمایش‌های سخت‌گیرانه‌تر پیش از پرتاب نیز می‌تواند از بروز چنین مشکلاتی جلوگیری کند. میلر خاطرنشان کرده که این یافته‌ها به معنای شکست اصول رمزنگاری کوانتومی نیست، بلکه تنها بر چالش‌های اجرای دقیق این فناوری در عمل تاکید دارد. این افشاگری می‌تواند در آینده طراحی و توسعه سامانه‌های ارتباطی کوانتومی را با دقت و نظارت بیشتری همراه کند و به امنیت بیشتر این فناوری نوظهور کمک کند.