1. مقدمه ای بر امنیت اینترنت کوانتومی
ظهور محاسبات کوانتومی، عصر جدیدی از پیشرفتهای فناوری را آغاز کرده است که پتانسیل ایجاد انقلاب در صنایع مختلف از جمله امنیت سایبری را دارد. اینترنت کوانتومی، شبکه‌ای که از اصول مکانیک کوانتومی بهره می‌برد، نوید ارائه امنیت و حریم خصوصی بی‌نظیر را در مقایسه با شبکه‌های کلاسیک معمولی می‌دهد. این مقاله به قلمرو شگفت‌انگیز امنیت اینترنت کوانتومی می‌پردازد و ویژگی‌های منحصربه‌فرد آن و فناوری‌های پیشرفتهای را بررسی می‌کند که عملاً آن را در برابر تهدیدات سایبری مصون می‌سازد.
2. توزیع کلید کوانتومی (QKD)
در هسته امنیت اینترنت کوانتومی مفهوم توزیع کلید کوانتومی (QKD) نهفته است. این فناوری پیشگامانه، به لطف قوانین اساسی مکانیک کوانتومی، دو طرف را قادر می‌سازد تا یک کلید رمزگذاری را با محرمانه بودن مطلق تولید و به اشتراک بگذارند. برخلاف رمزنگاری کلاسیک، که بر پیچیدگی ریاضی تکیه دارد، QKD از خواص ذاتی ذرات کوانتومی، مانند درهم تنیدگی و اصل عدم قطعیت، برای اطمینان از یکپارچگی و محرمانه بودن کلید تبادل شده استفاده می‌کند.
فرآیند QKD شامل انتقال ذرات کوانتومی، مانند فوتون ها، از طریق یک کانال کوانتومی است. هر گونه تلاش برای رهگیری یا اندازه گیری این ذرات به ناچار تغییرات قابل تشخیص را ایجاد می کند و طرف های قانونی را از حضور یک استراق سمع آگاه می کند. این ویژگی امنیتی ذاتی که به عنوان «قضیه عدم شبیه‌سازی» شناخته می‌شود، دستیابی به کلید رمزگذاری بدون شناسایی را برای دشمن تقریباً غیرممکن می‌کند.
3. رمزنگاری کوانتومی
هدف رمزنگاری کوانتومی بر اساس پایه‌های QKD، ارائه رمزگذاری نشکن برای ارتباطات ایمن از طریق اینترنت کوانتومی است. با استفاده از اصول مکانیک کوانتومی، الگوریتم‌های رمزنگاری کوانتومی تضمین می‌کنند که هرگونه تلاش برای رهگیری یا رمزگشایی داده‌های رمزگذاری‌شده بلافاصله قابل تشخیص است و داده‌ها را برای مهاجم بی‌فایده می‌سازد.
پروتکل های رمزنگاری کوانتومی، مانند BB84 و E91، از حالت های کوانتومی برای رمزگذاری و انتقال ایمن اطلاعات استفاده می کنند. این پروتکل ها از ویژگی های اساسی ذرات کوانتومی، مانند برهم نهی و درهم تنیدگی، برای ایجاد کلیدهای رمزگذاری که ذاتاً در برابر حملات محاسباتی کلاسیک و کوانتومی ایمن هستند، بهره می برند.
4. پروتکل های ارتباطی امن کوانتومی
علاوه بر رمزنگاری کوانتومی، اینترنت کوانتومی از پروتکل های ارتباطی ایمن تخصصی استفاده می کند که برای محافظت از انتقال داده ها از طریق کانال های کوانتومی طراحی شده اند. این پروتکل ها از اصول مکانیک کوانتومی برای اطمینان از محرمانه بودن، یکپارچگی و صحت اطلاعات مبادله شده استفاده می کنند.
یکی از این پروتکل‌ها، قرارداد کوانتومی بیزانس (QBA) است که ارتباط امن بین چندین طرف را در حضور عوامل بالقوه مخرب امکان‌پذیر می‌سازد. QBA از منابع کوانتومی مانند درهم‌تنیدگی و اندازه‌گیری برای دستیابی به اجماع در مورد یک ارزش مشترک و در عین حال محافظت در برابر رفتار خصمانه استفاده می‌کند.
مثال دیگر، پروتکل Quantum Secure Direct Communication (QSDC) است که به دو طرف اجازه می دهد بدون نیاز به رمزگذاری یا کلیدهای مشترک قبلی، مستقیماً با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. QSDC از اصول مکانیک کوانتومی مانند قضیه عدم شبیه سازی و اصل عدم قطعیت برای اطمینان از محرمانه بودن و یکپارچگی داده های ارسالی استفاده می کند.
5. فن آوری های فایروال کوانتومی
برای افزایش بیشتر امنیت اینترنت کوانتومی، محققان به طور فعال در حال توسعه فن آوری های فایروال کوانتومی هستند. هدف این سیستم‌های پیشرفته محافظت از شبکه‌های کوانتومی در برابر دسترسی غیرمجاز و حملات احتمالی با استفاده از ویژگی‌های منحصر به فرد مکانیک کوانتومی است.
فایروال های کوانتومی از درهم تنیدگی و برهم نهی کوانتومی برای ایجاد کانال های ارتباطی امن و شناسایی هرگونه تلاش برای استراق سمع یا دستکاری استفاده می کنند. این فایروال ها همچنین می توانند از پروتکل های توزیع کلید کوانتومی و رمزنگاری کوانتومی برای اطمینان از محرمانه بودن و یکپارچگی انتقال داده ها استفاده کنند.
علاوه بر این، فایروال‌های کوانتومی ممکن است از تکنیک‌های تصحیح خطای کوانتومی برای کاهش اثرات نویز محیطی و ناهماهنگی کوانتومی استفاده کنند، که می‌تواند ارتباطات و محاسبات کوانتومی را مختل کند.
6. اقدامات متقابل هک کوانتومی
در حالی که اینترنت کوانتومی نوید امنیت بی نظیری را می دهد، محققان به طور فعال در حال بررسی تهدیدات احتمالی هک کوانتومی و توسعه اقدامات متقابل برای کاهش آنها هستند. یکی از این تهدیدات، توسعه بالقوه رایانه‌های کوانتومی قدرتمندی است که می‌توانند الگوریتم‌های رمزگذاری کلاسیک را بشکنند.
برای مقابله با این چالش، محققان در حال توسعه الگوریتم‌ها و پروتکل‌های مقاوم در برابر کوانتومی هستند که برای مقاومت در برابر حملات رایانه‌های کلاسیک و کوانتومی طراحی شده‌اند. این الگوریتم‌ها از ویژگی‌های منحصربه‌فرد مکانیک کوانتومی، مانند درهم‌تنیدگی و برهم نهی، برای ایجاد طرح‌های رمزگذاری که ذاتاً در برابر حملات محاسباتی کوانتومی ایمن هستند، استفاده می‌کنند.
تهدید بالقوه دیگر توسعه تکنیک‌های هک کوانتومی است که از آسیب‌پذیری‌ها در پروتکل‌های ارتباطی کوانتومی یا پیاده‌سازی‌های سخت‌افزاری سوءاستفاده می‌کنند. برای مقابله با این، محققان به طور فعال در حال بررسی تکنیک‌های هک کوانتومی و توسعه اقدامات متقابل، مانند کدهای تصحیح خطای کوانتومی و پروتکل‌های احراز هویت کوانتومی هستند تا از یکپارچگی و امنیت ارتباطات کوانتومی اطمینان حاصل کنند.
7. الگوریتم های مقاوم در برابر کوانتومی
با پیشرفت قابلیت‌های محاسبات کوانتومی، الگوریتم‌های رمزنگاری سنتی مورد استفاده در شبکه‌های کلاسیک ممکن است در برابر حملات رایانه‌های کوانتومی قدرتمند آسیب‌پذیر شوند. برای مقابله با این تهدید بالقوه، محققان در حال توسعه الگوریتم‌های مقاوم در برابر کوانتومی هستند که برای مقاومت در برابر حملات منابع محاسباتی کلاسیک و کوانتومی طراحی شده‌اند.
این الگوریتم‌ها از تکنیک‌های ریاضی پیشرفته مانند رمزنگاری مبتنی بر شبکه و رمزنگاری مبتنی بر کد استفاده می‌کنند که اعتقاد بر این است که در برابر حملات محاسباتی کوانتومی مقاوم هستند. هدف محققان با گنجاندن این الگوریتم‌های مقاوم در برابر کوانتومی در پروتکل‌های امنیتی اینترنت کوانتومی، تضمین امنیت طولانی‌مدت و حفظ حریم خصوصی انتقال داده‌ها است.
نمونه‌هایی از الگوریتم‌های مقاوم در برابر کوانتومی شامل خانواده‌های الگوریتم‌های رمزنگاری NTRU و CRYSTALS است که به ترتیب مبتنی بر مسائل شبکه و رمزنگاری مبتنی بر کد هستند. این الگوریتم‌ها به طور فعال توسط سازمان‌هایی مانند موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) برای پیاده‌سازی در آینده در سیستم‌های رمزنگاری پس کوانتومی مورد مطالعه و استانداردسازی هستند.
8. معماری امنیت شبکه کوانتومی
برای استفاده کامل از مزایای امنیتی اینترنت کوانتومی، محققان در حال توسعه معماری های امنیتی شبکه کوانتومی جامع هستند. هدف این معماری ها ادغام فناوری های مختلف امنیتی کوانتومی، مانند توزیع کلید کوانتومی، رمزنگاری کوانتومی و فایروال های کوانتومی، در یک چارچوب امنیتی منسجم و قوی است.
یکی از اجزای کلیدی معماری‌های امنیتی شبکه کوانتومی، پیاده‌سازی تکرارکننده‌های کوانتومی است که توزیع حالت‌های کوانتومی درهم‌تنیده را در فواصل طولانی امکان‌پذیر می‌سازد. این تکرار کننده ها نقش مهمی در گسترش دامنه ارتباطات کوانتومی و تضمین یکپارچگی پروتکل های توزیع کلید کوانتومی ایفا می کنند.
علاوه بر این، معماری‌های امنیتی شبکه کوانتومی ممکن است مکانیسم‌های کنترل دسترسی کوانتومی را در خود جای دهند که از ویژگی‌های کوانتومی برای ارائه احراز هویت و مجوز ایمن برای دسترسی به شبکه استفاده می‌کنند. این مکانیسم‌ها می‌توانند از توزیع کلید کوانتومی و پروتکل‌های احراز هویت کوانتومی استفاده کنند تا اطمینان حاصل شود که تنها نهادهای مجاز می‌توانند به شبکه کوانتومی دسترسی داشته باشند و با آنها ارتباط برقرار کنند.
9. روشهای احراز هویت کوانتومی
علاوه بر ارتباطات ایمن، اینترنت کوانتومی همچنین به مکانیسم‌های احراز هویت قوی برای تأیید هویت کاربران و دستگاه‌ها نیاز دارد. روشهای احراز هویت کوانتومی از اصول مکانیک کوانتومی برای ایجاد امنیت بی‌نظیر و مقاومت در برابر دستکاری استفاده می‌کنند.
یکی از این روش‌ها، امضای دیجیتال کوانتومی (QDS) است که از حالت‌های کوانتومی و توزیع کلید کوانتومی برای ایجاد امضای دیجیتال غیرقابل جعل استفاده می‌کند. این امضاها ذاتاً در برابر حملات محاسباتی کلاسیک و کوانتومی ایمن هستند و سطح بالایی از اطمینان را در صحت داده های امضا شده ارائه می دهند.
یکی دیگر از روشهای احراز هویت کوانتومی، توابع غیرقابل کلون‌سازی فیزیکی کوانتومی (QPUF) است که از ویژگی‌های کوانتومی منحصربه‌فرد سیستم‌های فیزیکی برای تولید شناسه‌های غیرقابل کلون‌سازی برای دستگاه‌ها یا اجزای سخت‌افزاری استفاده می‌کند. شبیه سازی یا شبیه سازی این QPUF ها عملاً غیرممکن است و به همین دلیل در برابر حملات جعل یا جعل بسیار مقاوم هستند.
10. سیستم های تشخیص نفوذ کوانتومی
برای نظارت و شناسایی تهدیدات امنیتی بالقوه در شبکه‌های کوانتومی، محققان در حال توسعه سیستم‌های تشخیص نفوذ کوانتومی (QIDS) هستند. این سیستم‌های پیشرفته از اصول مکانیک کوانتومی برای شناسایی و پاسخگویی به تلاش‌های دسترسی غیرمجاز، نقض داده‌ها و سایر حوادث امنیتی استفاده می‌کنند.
QIDS ممکن است از تکنیک‌های توموگرافی حالت کوانتومی برای تجزیه و تحلیل و نظارت بر وضعیت‌های کوانتومی داده‌های ارسالی استفاده کند که امکان تشخیص هرگونه دستکاری یا تلاش غیرمجاز برای استراق سمع را فراهم می‌کند. علاوه بر این، QIDS می‌تواند از پروتکل‌های توزیع کلید کوانتومی برای توزیع امن کلیدهای رمزگذاری و احراز هویت موجودیت‌های شبکه استفاده کند.
هدف محققان با ادغام QIDS در معماری‌های امنیتی شبکه کوانتومی، ارائه قابلیت‌های نظارت و تشخیص تهدید در زمان واقعی است که امکان واکنش سریع و کاهش تهدیدات سایبری بالقوه را که اینترنت کوانتومی را هدف قرار می‌دهند، فراهم می‌کند.
11. مدل سازی کوانتومی تهدید سایبری
برای محافظت مؤثر از اینترنت کوانتومی در برابر تهدیدات سایبری، محققان به طور فعال در مدل‌سازی تهدیدات سایبری کوانتومی مشغول هستند. این فرآیند شامل شناسایی و تجزیه و تحلیل آسیب‌پذیری‌های بالقوه، بردارهای حمله و قابلیت‌های متخاصم است که می‌توانند امنیت شبکه‌های کوانتومی و ارتباطات را به خطر بیندازند.
مدل‌سازی تهدید سایبری کوانتومی ویژگی‌های منحصر به فرد مکانیک کوانتومی و توسعه بالقوه فناوری‌های محاسبات کوانتومی را در نظر می‌گیرد. سناریوهایی مانند ایجاد رایانه‌های کوانتومی قدرتمندی که قادر به شکستن الگوریتم‌های رمزگذاری کلاسیک هستند و همچنین پتانسیل تکنیک‌های هک کوانتومی که از آسیب‌پذیری‌ها در پروتکل‌های ارتباطی کوانتومی یا پیاده‌سازی سخت‌افزار سوءاستفاده می‌کنند را در نظر می‌گیرد.
با توسعه مدل‌های تهدید جامع، محققان می‌توانند به طور فعال خطرات و آسیب‌پذیری‌های بالقوه را شناسایی کنند و امکان توسعه اقدامات متقابل و کنترل‌های امنیتی مناسب برای کاهش موثر این تهدیدها را فراهم کنند.
امنیت اینترنت کوانتومی
12. استانداردهای امنیت اینترنت کوانتومی اینترنت
برای اطمینان از پذیرش گسترده و قابلیت همکاری فناوری‌های امنیت اینترنت کوانتومی، سازمان‌ها و گروه‌های تحقیقاتی مختلف برای ایجاد استانداردها و بهترین شیوه‌های صنعتی با یکدیگر همکاری می‌کنند. هدف این استانداردها ارائه یک چارچوب مشترک برای توسعه، پیاده سازی و استقرار راه حل های امنیتی کوانتومی است.
یکی از این تلاش‌ها، کار مداوم سازمان بین‌المللی استاندارد (ISO) و کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیکی (IEC) برای توسعه استانداردهایی برای محاسبات کوانتومی و فناوری‌های اطلاعات کوانتومی است. این استانداردها حوزه هایی مانند توزیع کلید کوانتومی، رمزنگاری کوانتومی، و تولید اعداد تصادفی کوانتومی را پوشش می دهند.
علاوه بر این، موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) پروژه استانداردسازی رمزنگاری پس کوانتومی را راه اندازی کرده است که هدف آن ایجاد مجموعه ای از الگوریتم های رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتومی برای استفاده در برنامه های مختلف از جمله اینترنت کوانتومی است. هدف این پروژه تضمین امنیت طولانی مدت و انعطاف پذیری سیستم های رمزنگاری در برابر حملات احتمالی کامپیوترهای کوانتومی قدرتمند است.
علاوه بر این، سازمان هایی مانند مؤسسه استانداردهای ارتباطات از راه دور اروپا (ETSI) و کارگروه مهندسی اینترنت (IETF) به طور فعال در حال کار بر روی توسعه استانداردهایی برای پروتکل ها و معماری های کوانتومی اینترنت هستند. هدف این تلاش ها اطمینان از قابلیت همکاری و ادغام یکپارچه فناوری های کوانتومی با زیرساخت های اینترنتی و پروتکل های ارتباطی موجود است.
با ایجاد استانداردهای امنیتی قوی و به طور گسترده پذیرفته شده، اینترنت کوانتومی می تواند از یک چارچوب امنیتی سازگار و قابل اعتماد بهره مند شود، اعتماد را تقویت کرده و ارتباطات و تبادل داده ایمن را در شبکه ها و سیستم های کوانتومی مختلف ممکن می سازد.
13. چالش های امنیت اینترنت کوانتومی
در حالی که اینترنت کوانتومی سطوح بی سابقه ای از امنیت و حریم خصوصی را نوید می دهد، پیاده سازی و پذیرش گسترده آن بدون چالش نیست. یکی از چالش های اصلی در توسعه و ساخت قطعات سخت افزاری کوانتومی با کیفیت بالا، مانند تکرار کننده های کوانتومی، حافظه های کوانتومی و آشکارسازهای کوانتومی نهفته است.
این اجزا برای فعال کردن ارتباطات کوانتومی از راه دور و اطمینان از یکپارچگی پروتکل‌های توزیع کلید کوانتومی ضروری هستند. با این حال، تولید آنها به تکنیک‌های ساخت پیشرفته و کنترل‌های محیطی دقیق برای حفظ حالت‌های کوانتومی ظریف نیاز دارد.
چالش دیگر ادغام فناوری های کوانتومی با سیستم ها و زیرساخت های ارتباطی کلاسیک موجود است. این ادغام نیاز به مهندسی دقیق و رابط یکپارچه بین اجزای کوانتومی و کلاسیک دارد، که سازگاری و تبادل کارآمد داده را تضمین می کند.
علاوه بر این، مقیاس پذیری شبکه های کوانتومی یک مانع مهم باقی می ماند. با افزایش تعداد گره ها و کاربران در یک شبکه کوانتومی، پیچیدگی مدیریت و حفظ کانال های ارتباطی کوانتومی ایمن به طور تصاعدی افزایش می یابد. محققان به طور فعال در حال بررسی تکنیک هایی مانند کدگذاری شبکه کوانتومی و بهینه سازی شبکه کوانتومی برای مقابله با این چالش های مقیاس پذیری هستند.
علاوه بر این، فقدان نیروی کار ماهر و مسلط به فناوری‌های کوانتومی و امنیت سایبری کوانتومی چالش مهمی را ایجاد می‌کند. توسعه و حفظ استعدادها در این زمینه های پیشرفته برای هدایت نوآوری و تضمین اجرای موفقیت آمیز و نگهداری راه حل های امنیت اینترنت کوانتومی بسیار مهم است.
14. آینده امنیت اینترنت کوانتومی
آینده امنیت اینترنت کوانتومی نوید و پتانسیل بسیار زیادی برای ایجاد انقلابی در نحوه برقراری ارتباط و امنیت داده ها دارد. با ادامه پیشرفت فناوری‌های کوانتومی، محققان در حال بررسی مرزهای جدید در رمزگذاری کوانتومی، سنجش کوانتومی و یادگیری ماشین کوانتومی هستند که همگی می‌توانند به افزایش امنیت و انعطاف‌پذیری اینترنت کوانتومی کمک کنند.
یکی از حوزه‌های تحقیقات فعال، توسعه رمزگذاری همومورفیک کوانتومی است که به رایانه‌های کوانتومی اجازه می‌دهد تا محاسبات را روی داده‌های رمزگذاری‌شده بدون رمزگشایی انجام دهند. این فناوری می تواند محاسبات ابری ایمن و تجزیه و تحلیل داده های مشترک را در عین حفظ حریم خصوصی و محرمانه بودن اطلاعات حساس فعال کند.
چشم انداز هیجان انگیز دیگر ادغام فناوری های کوانتومی با زمینه های نوظهور مانند فناوری های بلاک چین و دفتر کل توزیع شده است. محققان با استفاده از اصول مکانیک کوانتومی، ایجاد سیستم‌های بلاک چینی با امنیت کوانتومی را تصور می‌کنند که عملاً به خطر انداختن آنها غیرممکن است و از یکپارچگی و تغییرناپذیری داده‌های توزیع شده اطمینان حاصل می‌کند.
علاوه بر این، ظهور سنجش کوانتومی و مترولوژی کوانتومی می‌تواند حوزه امنیت سایبری را با امکان شناسایی حتی کم‌رنگ‌ترین آثار تهدیدات سایبری یا فعالیت‌های مخرب متحول کند. حسگرهای کوانتومی به طور بالقوه می توانند حملات سایبری را با دقت و حساسیت بی سابقه ای شناسایی و کاهش دهند.
با ادامه رشد قابلیت‌های محاسبات کوانتومی، محققان همچنین در حال بررسی پتانسیل الگوریتم‌های یادگیری ماشین کوانتومی برای کاربردهای امنیت سایبری هستند. این الگوریتم‌ها می‌توانند برای تجزیه و تحلیل حجم وسیعی از داده‌ها، شناسایی الگوها و ناهنجاری‌ها، و شناسایی تهدیدات سایبری پیچیده‌تر از روشهای محاسباتی کلاسیک استفاده شوند.
15. نتیجه گیری: حفاظت از مرز کوانتومی
اینترنت کوانتومی نشان دهنده یک تغییر پارادایم در رویکرد ما به امنیت سایبری و حفاظت از داده است. این فناوری انقلابی با استفاده از اصول بنیادی مکانیک کوانتومی، سطح بی‌سابقه‌ای از امنیت را ارائه می‌کند و آن را عملاً در برابر تهدیدات سایبری غیرقابل نفوذ می‌کند.
از توزیع کلید کوانتومی و رمزنگاری کوانتومی گرفته تا فایروال‌های کوانتومی و سیستم‌های تشخیص نفوذ، زیرساخت امنیتی اینترنت کوانتومی برای محافظت از کانال‌های ارتباطی در برابر پیچیده‌ترین حملات طراحی شده است. اینترنت کوانتومی با استفاده از ویژگی‌های منحصربه‌فرد ذرات کوانتومی، مانند درهم‌تنیدگی، برهم‌نهی، و قضیه بدون شبیه‌سازی، محرمانه بودن، یکپارچگی و صحت انتقال داده‌ها را تضمین می‌کند.
با این حال، سفر به سوی تحقق پتانسیل کامل اینترنت کوانتومی بدون چالش نیست. غلبه بر موانع فنی، توسعه استانداردهای صنعتی قوی، و پرورش نیروی کار ماهر در فناوری‌های کوانتومی، گام‌های مهمی در هموار کردن راه برای پذیرش و اجرای گسترده است.
همانطور که ما وارد این مرز کوانتومی می شویم، ادامه سرمایه گذاری در تحقیق و توسعه، تقویت همکاری بین دانشگاه، صنعت و دولت، و پرداختن به چالش های پیش آمده ضروری است. با انجام این کار، می‌توانیم پتانسیل کامل اینترنت کوانتومی را باز کنیم و عصر جدیدی از ارتباطات امن و قابل اعتماد را آغاز کنیم و راه را برای پیشرفتهای بی‌سابقه فناوری و تحولات اجتماعی هموار کنیم.
اینترنت کوانتومی نشان دهنده جهشی جسورانه به سوی آینده است، جایی که قوانین مکانیک کوانتومی برای ایجاد یک قلعه عملاً غیرقابل نفوذ در برابر تهدیدات سایبری مهار می شود. همانطور که ما در این قلمرو ناشناخته حرکت می کنیم، باید هوشیار، مبتکر و متعهد به حفاظت از مرز کوانتومی باقی بمانیم و اطمینان حاصل کنیم که مزایای این فناوری انقلابی با حفظ بالاترین استانداردهای امنیت و حریم خصوصی محقق می شود.
سوالات متداول
چگونه محاسبات کوانتومی بر امنیت سایبری تأثیر می گذارد؟
محاسبات کوانتومی تهدید قابل توجهی برای امنیت سایبری است، زیرا این پتانسیل را دارد که بسیاری از الگوریتم‌های رمزگذاری را که در حال حاضر برای ایمن کردن داده‌ها استفاده می‌شوند، از بین ببرد. مسئله کلیدی این است که کامپیوترهای کوانتومی می توانند مسائل ریاضی خاصی مانند فاکتورسازی اعداد صحیح و مسئله لگاریتم گسسته را بسیار سریعتر از کامپیوترهای کلاسیک حل کنند. این بدان معناست که رایانه‌های کوانتومی به‌طور بالقوه می‌توانند کلیدهای رمزگذاری مورد استفاده در الگوریتم‌های رمزنگاری کلید عمومی مانند RSA و رمزنگاری منحنی بیضی را در عرض چند ساعت یا چند روز، به جای میلیون‌ها یا میلیاردها سالی که یک رایانه کلاسیک طول می‌کشد، بشکنند.