தமிழ்

ஷோரின் அல்காரிதத்தின் விரிவான விளக்கம், மறைகுறியாக்கத்தில் அதன் தாக்கம், மற்றும் உலகளாவிய சைபர் பாதுகாப்பு மற்றும் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கில் அதன் எதிர்கால தாக்கங்கள்.

குவாண்டம் அல்காரிதம்கள்: ஷோரின் அல்காரிதம் விளக்கப்பட்டது

கணினி உலகம் ஒரு புரட்சிகரமான மாற்றத்திற்கு உள்ளாகி வருகிறது, மேலும் இந்த மாற்றத்தின் மையத்தில் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் உள்ளது. இன்னும் அதன் ஆரம்ப கட்டத்தில் இருந்தாலும், குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் மிகவும் சக்திவாய்ந்த கிளாசிக்கல் கணினிகளால் கூட தீர்க்க முடியாத சிக்கலான பிரச்சனைகளைத் தீர்க்கும் என்று உறுதியளிக்கிறது. உருவாக்கப்பட்டு வரும் பல குவாண்டம் அல்காரிதம்களில், ஷோரின் அல்காரிதம் மறைகுறியாக்கம் மற்றும் சைபர் பாதுகாப்புக்கு ஆழமான தாக்கங்களைக் கொண்ட ஒரு அற்புதமான சாதனையாக விளங்குகிறது. இந்த விரிவான வழிகாட்டி, ஷோரின் அல்காரிதத்தை விரிவாக விளக்குவதையும், அதன் செயல்பாடுகள், தாக்கம் மற்றும் உலகளாவிய பார்வையாளர்களுக்கான எதிர்கால வாய்ப்புகளை ஆராய்வதையும் நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது.

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கிற்கு ஒரு அறிமுகம்

நமது அன்றாட சாதனங்களை இயக்கும் கிளாசிக்கல் கணினிகள், 0 அல்லது 1 ஐக் குறிக்கும் பிட்களைப் பயன்படுத்தி தகவல்களைச் சேமித்து செயலாக்குகின்றன. மறுபுறம், குவாண்டம் கணினிகள், க்யூபிட்களைப் பயன்படுத்தி தகவல்களைக் கையாள குவாண்டம் இயக்கவியலின் கொள்கைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. பிட்களைப் போலல்லாமல், க்யூபிட்கள் ஒரே நேரத்தில் 0 மற்றும் 1 ஆகிய இரண்டின் சூப்பர்போசிஷனில் இருக்க முடியும், இது அடிப்படையில் வேறுபட்ட முறையில் கணக்கீடுகளைச் செய்ய உதவுகிறது.

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கில் உள்ள முக்கிய கருத்துக்கள்:

ஷோரின் அல்காரிதம் என்றால் என்ன?

1994 ஆம் ஆண்டில் கணிதவியலாளர் பீட்டர் ஷோரால் உருவாக்கப்பட்ட ஷோரின் அல்காரிதம், பெரிய முழு எண்களை திறமையாக காரணியாக்க வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு குவாண்டம் அல்காரிதம் ஆகும். பெரிய எண்களை காரணியாக்குவது கிளாசிக்கல் கணினிகளுக்கு கணக்கீட்டு ரீதியாக ஒரு சவாலான பிரச்சனையாகும், குறிப்பாக எண்களின் அளவு அதிகரிக்கும் போது. இந்த சிரமம் தான் RSA (Rivest-Shamir-Adleman) போன்ற பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் பல குறியாக்க அல்காரிதம்களுக்கு அடிப்படையாக அமைகிறது, இது நமது ஆன்லைன் தகவல் தொடர்பு மற்றும் தரவுப் பரிமாற்றத்தின் பெரும்பகுதியைப் பாதுகாக்கிறது.

ஷோரின் அல்காரிதம், நன்கு அறியப்பட்ட கிளாசிக்கல் காரணியாக்கல் அல்காரிதம்களை விட அதிவேகமான வேகத்தை வழங்குகிறது. இதன் பொருள், இது எந்த கிளாசிக்கல் கணினியையும் விட மிக வேகமாக பெரிய எண்களை காரணியாக்க முடியும், இதனால் RSA மற்றும் பிற ஒத்த குறியாக்க முறைகள் பாதிக்கப்படக்கூடியவையாக மாறுகின்றன.

முழு எண் காரணியாக்கத்தின் சிக்கல்

முழு எண் காரணியாக்கம் என்பது ஒரு கூட்டு எண்ணை அதன் பகா காரணிகளாகப் பிரிக்கும் செயல்முறையாகும். எடுத்துக்காட்டாக, 15 என்ற எண்ணை 3 x 5 என்று காரணியாக்கலாம். சிறிய எண்களை காரணியாக்குவது எளிதானது என்றாலும், எண்ணின் அளவு அதிகரிக்கும்போது சிரமம் வியத்தகு முறையில் அதிகரிக்கிறது. மிக பெரிய எண்களுக்கு (நூற்றுக்கணக்கான அல்லது ஆயிரக்கணக்கான இலக்கங்கள் கொண்டவை), கிளாசிக்கல் அல்காரிதம்களைப் பயன்படுத்தி அவற்றைக் காரணியாக்கத் தேவைப்படும் நேரம் மிக அதிகமாகும் – மிகவும் சக்திவாய்ந்த சூப்பர் கம்ப்யூட்டர்களைக் கொண்டு கூட பில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகள் ஆகலாம்.

பெரிய எண்களை காரணியாக்குவது கணக்கீட்டு ரீதியாக சாத்தியமற்றது என்ற அனுமானத்தை RSA நம்பியுள்ளது. RSA இல் உள்ள பொது விசை (public key) இரண்டு பெரிய பகா எண்களிலிருந்து பெறப்படுகிறது, மேலும் கணினியின் பாதுகாப்பு இந்த பகாக்களின் பெருக்கற்பலனைக் காரணியாக்குவதன் சிரமத்தைப் பொறுத்தது. ஒரு தாக்குபவர் பொது விசையை திறமையாக காரணியாக்க முடிந்தால், அவர்களால் தனிப்பட்ட விசையை (private key) பெற்று, மறைகுறியாக்கப்பட்ட செய்திகளைப் படிக்க முடியும்.

ஷோரின் அல்காரிதம் எப்படி வேலை செய்கிறது: ஒரு படிப்படியான விளக்கம்

ஷோரின் அல்காரிதம், முழு எண்களை திறமையாக காரணியாக்க கிளாசிக்கல் மற்றும் குவாண்டம் கணக்கீடுகளை இணைக்கிறது. இது பல முக்கிய படிகளை உள்ளடக்கியது:

1. கிளாசிக்கல் முன்-செயலாக்கம்

முதல் படியில் சிக்கலை எளிதாக்க சில கிளாசிக்கல் முன்-செயலாக்கங்கள் உள்ளன:

2. குவாண்டம் காலத்தைக் கண்டறிதல்

ஷோரின் அல்காரிதத்தின் மையமானது, குவாண்டம் கணக்கீட்டைப் பயன்படுத்தி ஒரு சார்பின் காலத்தை திறமையாகக் கண்டுபிடிக்கும் அதன் திறனில் உள்ளது. 'r' எனக் குறிக்கப்படும் காலம், ar mod N = 1 என்ற சமன்பாட்டை பூர்த்தி செய்யும் மிகச்சிறிய நேர்மறை முழு எண் ஆகும்.

இந்தப் படி பின்வரும் குவாண்டம் செயல்பாடுகளை உள்ளடக்கியது:

  1. குவாண்டம் ஃபோரியர் உருமாற்றம் (QFT): QFT என்பது கிளாசிக்கல் டிஸ்க்ரீட் ஃபோரியர் உருமாற்றத்தின் குவாண்டம் அனலாக் ஆகும். இது ஒரு கால சார்பின் காலத்தைக் கண்டறிவதற்கான ஒரு முக்கிய கூறு ஆகும்.
  2. மாடுலர் அடுக்கேற்றம்: இது குவாண்டம் சுற்றுகளைப் பயன்படுத்தி 'x' இன் பல்வேறு மதிப்புகளுக்கு ax mod N ஐக் கணக்கிடுவதை உள்ளடக்கியது. இது மீண்டும் மீண்டும் வர்க்கம் மற்றும் மாடுலர் பெருக்கல் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி செயல்படுத்தப்படுகிறது.

குவாண்டம் காலத்தைக் கண்டறியும் செயல்முறையை பின்வருமாறு சுருக்கமாகக் கூறலாம்:

  1. க்யூபிட்களின் உள்ளீட்டுப் பதிவேடு மற்றும் வெளியீட்டுப் பதிவேட்டைத் தயாரிக்கவும்: உள்ளீட்டுப் பதிவேடு ஆரம்பத்தில் 'x' இன் அனைத்து சாத்தியமான மதிப்புகளின் சூப்பர்போசிஷனையும், வெளியீட்டுப் பதிவேடு அறியப்பட்ட ஒரு நிலைக்கும் (எ.கா., அனைத்தும் பூஜ்ஜியம்) துவக்கப்படுகிறது.
  2. மாடுலர் அடுக்கேற்ற செயல்பாட்டைப் பயன்படுத்தவும்: ax mod N ஐக் கணக்கிட்டு, முடிவை வெளியீட்டுப் பதிவேட்டில் சேமிக்கவும். இது ஒவ்வொரு 'x' உம் அதன் தொடர்புடைய ax mod N உடன் இணைக்கப்பட்ட நிலைகளின் சூப்பர்போசிஷனை உருவாக்குகிறது.
  3. உள்ளீட்டுப் பதிவேட்டில் குவாண்டம் ஃபோரியர் உருமாற்றத்தை (QFT) பயன்படுத்தவும்: இது சூப்பர்போசிஷனை 'r' என்ற காலத்தை வெளிப்படுத்தும் ஒரு நிலைக்கு மாற்றுகிறது.
  4. உள்ளீட்டுப் பதிவேட்டை அளவிடவும்: இந்த அளவீடு 'r' என்ற காலத்துடன் தொடர்புடைய ஒரு மதிப்பைக் கொடுக்கிறது. குவாண்டம் அளவீடுகளின் நிகழ்தகவு தன்மை காரணமாக, 'r' இன் துல்லியமான மதிப்பீட்டைப் பெற இந்த செயல்முறையை பலமுறை மீண்டும் செய்ய வேண்டியிருக்கும்.

3. கிளாசிக்கல் பின்-செயலாக்கம்

குவாண்டம் கணக்கீட்டிலிருந்து 'r' காலத்தின் மதிப்பீட்டைப் பெற்ற பிறகு, N இன் காரணிகளைப் பிரித்தெடுக்க கிளாசிக்கல் பின்-செயலாக்கம் பயன்படுத்தப்படுகிறது:

பின்-செயலாக்கப் படிகள் வெற்றிகரமாக முக்கியமற்ற காரணிகளை அளித்தால், அல்காரிதம் வெற்றிகரமாக N ஐ காரணியாக்கியுள்ளது.

ஷோரின் அல்காரிதம் ஏன் மறைகுறியாக்கத்திற்கு ஒரு அச்சுறுத்தல்?

ஷோரின் அல்காரிதத்தால் RSA மற்றும் ஒத்த குறியாக்க அல்காரிதம்களின் பாதிப்பு நவீன மறைகுறியாக்கத்திற்கு குறிப்பிடத்தக்க அச்சுறுத்தலாக உள்ளது. இதன் தாக்கங்கள் தொலைநோக்குடையவை, பின்வருவனவற்றைப் பாதிக்கின்றன:

குவாண்டத்திற்குப் பிந்தைய மறைகுறியாக்கம்: குவாண்டம் அச்சுறுத்தலுக்கு எதிராகப் பாதுகாத்தல்

ஷோரின் அல்காரிதத்தால் ஏற்படும் அச்சுறுத்தலுக்குப் பதிலளிக்கும் விதமாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் கிளாசிக்கல் மற்றும் குவாண்டம் கணினிகளின் தாக்குதல்களுக்கு எதிர்ப்புத் தெரிவிக்கும் புதிய மறைகுறியாக்க அல்காரிதம்களை தீவிரமாக உருவாக்கி வருகின்றனர். இந்தத் துறை குவாண்டத்திற்குப் பிந்தைய மறைகுறியாக்கம் அல்லது குவாண்டம்-எதிர்ப்பு மறைகுறியாக்கம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. இந்த அல்காரிதம்கள், குவாண்டம் கணினிகளின் சக்தியுடன் கூட, உடைப்பதற்கு கணக்கீட்டு ரீதியாக கடினமாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.

பல நம்பிக்கைக்குரிய குவாண்டத்திற்குப் பிந்தைய மறைகுறியாக்க அணுகுமுறைகள் ஆராயப்படுகின்றன, அவற்றுள் சில:

தரநிலைகள் மற்றும் தொழில்நுட்பத்திற்கான தேசிய நிறுவனம் (NIST) குவாண்டத்திற்குப் பிந்தைய மறைகுறியாக்க அல்காரிதம்களை தரப்படுத்துவதற்கான முயற்சியை தீவிரமாக வழிநடத்துகிறது. அவர்கள் தரப்படுத்தலுக்கான மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய வேட்பாளர்களை அடையாளம் கண்டு தேர்ந்தெடுப்பதற்காக பல ஆண்டு மதிப்பீட்டு செயல்முறையை நடத்தியுள்ளனர். பல அல்காரிதம்கள் தரப்படுத்தலுக்காக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டுள்ளன, மேலும் அவை வரும் ஆண்டுகளில் இறுதி செய்யப்படும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் தற்போதைய நிலை

ஷோரின் அல்காரிதம் சிறிய அளவிலான குவாண்டம் கணினிகளில் நிரூபிக்கப்பட்டிருந்தாலும், பெரிய எண்களைக் காரணியாக்கக்கூடிய ஒரு குவாண்டம் கணினியை உருவாக்குவது ஒரு குறிப்பிடத்தக்க தொழில்நுட்ப சவாலாக உள்ளது. இந்த சிரமத்திற்கு பல காரணிகள் பங்களிக்கின்றன:

இந்த சவால்கள் இருந்தபோதிலும், குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் துறையில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றம் ஏற்பட்டுள்ளது. கூகிள், ஐபிஎம், மைக்ரோசாப்ட் மற்றும் பல நிறுவனங்கள் குவாண்டம் வன்பொருள் மற்றும் மென்பொருள் மேம்பாட்டில் அதிக முதலீடு செய்து வருகின்றன. RSA-ஐ உடைக்கும் திறன் கொண்ட, பிழை-சகிப்புத்தன்மை கொண்ட, உலகளாவிய குவாண்டம் கணினி இன்னும் சில ஆண்டுகள் தொலைவில் இருந்தாலும், மறைகுறியாக்கத்தில் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங்கின் சாத்தியமான தாக்கம் மறுக்க முடியாதது.

உலகளாவிய தாக்கங்கள் மற்றும் எதிர்கால திசைகள்

குவாண்டம் கணினிகளின் வளர்ச்சி மற்றும் சாத்தியமான வரிசைப்படுத்தல் உலகளாவிய நிலப்பரப்பில் ஆழமான தாக்கங்களைக் கொண்டுள்ளன:

முடிவுரை

ஷோரின் அல்காரிதம் மறைகுறியாக்கம் மற்றும் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் வரலாற்றில் ஒரு முக்கிய தருணத்தைக் குறிக்கிறது. ஷோரின் அல்காரிதத்தின் நடைமுறைத் தாக்கங்கள் இன்னும் வெளிவந்துகொண்டிருந்தாலும், அதன் கோட்பாட்டுத் தாக்கம் மறுக்க முடியாதது. குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் தொழில்நுட்பம் தொடர்ந்து முன்னேறி வருவதால், குவாண்டத்திற்குப் பிந்தைய மறைகுறியாக்கத்தில் முதலீடு செய்வதும், குவாண்டம் தாக்குதல்களுடன் தொடர்புடைய அபாயங்களைக் குறைப்பதற்கான உத்திகளை உருவாக்குவதும் மிக முக்கியம். குவாண்டம் அச்சுறுத்தலை எதிர்கொண்டு பாதுகாப்பான மற்றும் நெகிழ்வான டிஜிட்டல் எதிர்காலத்தை உறுதி செய்ய உலக சமூகம் ஒன்றிணைந்து செயல்பட வேண்டும்.

ஷோரின் அல்காரிதத்தின் இந்த விரிவான விளக்கம், அதன் செயல்பாடுகள், தாக்கம் மற்றும் எதிர்கால தாக்கங்கள் பற்றிய ஒரு அடிப்படை புரிதலை வழங்குவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது. இந்தக் கருத்துக்களைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், தனிநபர்கள், நிறுவனங்கள் மற்றும் அரசாங்கங்கள் குவாண்டம் புரட்சியால் முன்வைக்கப்படும் சவால்களுக்கும் வாய்ப்புகளுக்கும் சிறப்பாகத் தயாராக முடியும்.