भारतीय वैज्ञानिकों ने साइबर सुरक्षा में एक बड़ी सफलता प्राप्त की है। उन्होंने वास्तव में अप्रत्याशित यादृच्छिक संख्याएँ उत्पन्न करने के लिए एक नया, उपयोगकर्ता-अनुकूल तरीका विकसित किया है, जो क्वांटम संचार में सुदृढ़ एन्क्रिप्शन के लिए महत्वपूर्ण है। यह प्रगति भविष्य में संवेदनशील डेटा की सुरक्षा में क्रांतिकारी बदलाव ला सकती है।

क्वांटम संचार की सुरक्षा बीज के रूप में अंतर्निहित यादृच्छिकता पर निर्भर करती है, जैसे प्रेषक और (रिसीवर) द्वारा चुने गए माप आधारों में यादृच्छिकता। यह दुर्भावनापूर्ण एजेंटों को आधारों की ऐसी पसंद के पूर्व ज्ञान के माध्यम से सुरक्षित जानकारी को समझने से रोकता है।

विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग के एक स्वायत्त संस्थान, रमन रिसर्च इंस्टीट्यूट, बेंगलुरु में क्वांटम सूचना और कंप्यूटिंग (क्यूयूआईसी) प्रयोगशाला ने लेगेट गर्ग असमानता (लेगेट गर्ग इनीक्वालिटी -एलजीआई) के उल्लंघन को प्रदर्शित करने के लिए किसी प्रणाली में कमियों से मुक्त तरीके से "मात्रा" के लिए लिटमस परीक्षण का एक फोटोनिक प्रयोग किया था ।

इसे आगे बढ़ाते हुए, पिछले कुछ वर्षों में, इस समूह ने भारतीय विज्ञान संस्थान (आईआईएससी), बेंगलुरु, आईआईएसईआर-तिरुवनंतपुरम और बोस इंस्टीट्यूट, कोलकाता के शोधकर्ताओं के साथ मिलकर इस तरह के एलजीआई उल्लंघन का पूरी तरह से अज्ञात उपयोग करने के लिए व्यापक डोमेन—में वास्तव में अप्रत्याशित यादृच्छिक संख्या पीढ़ी, डिवाइस से छेड़छाड़ और खामियों के खिलाफ सुरक्षित शोध किया है। ये संख्याएं क्रिप्टोग्राफ़िक कुंजी निर्माण, सुरक्षित पासवर्ड निर्माण और डिजिटल हस्ताक्षर जैसे अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण हैं।

”आरआरआई की संकाय प्रोफेसर और संबंधित लेखक उर्बासी सिन्हा, ने क्यूआईसी लैब की पीआई ने, जहां यह काम किया गया था, कहा कि हमने लेगेट गर्ग असमानता (एलजीआई) के उल्लंघन द्वारा प्रमाणित अस्थायी सहसंबंधों का उपयोग करके सफलतापूर्वक यादृच्छिक संख्याएं उत्पन्न की हैं। ये लोकप्रिय रूप से ज्ञात बेल असमानताओं के अस्थायी एनालॉग हैं - गणितीय अभिव्यक्तियों का एक ऐसा सेट जो शास्त्रीय भौतिकी के साथ क्वांटम यांत्रिकी की भविष्यवाणियों की तुलना करता है और हमारा प्रायोगिक सेटअप एलजीआई का उल्लंघन-मुक्त उल्लंघन सुनिश्चित करता है, जिससे लूपहोल-मुक्त यादृच्छिकता उत्पन्न करने का एक अतिरिक्त लाभ मिलता हैI यह शोध हाल ही में फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित हुआ।

आज की डिजिटल दुनिया में, जहां हम प्रौद्योगिकी पर बहुत अधिक निर्भर हैं, मजबूत पासवर्ड हर किसी की सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण हैं। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि यह नई विधि कुंजी उत्पन्न करने के लिए वास्तव में यादृच्छिक संख्याओं का उपयोग करके हमारे दैनिक जीवन में आवश्यक बढ़ी हुई सुरक्षा प्रदान करती है जिसका उपयोग पासवर्ड एन्क्रिप्ट करने के लिए किया जाएगा।

सुश्री सिन्हा ने आगे कहा कि “यह प्रारंभिक अवस्था में हमलों के प्रति लचीली है, जो आमतौर पर इस योजना में सबसे कमजोर बिंदु समझे जाते है। प्रमाणित यादृच्छिक संख्याएँ महत्वपूर्ण हैं क्योंकि इन संख्याओं का कोई भी पूर्वानुमान संपूर्ण सुरक्षा प्रणाली से समझौता कर सकता है, ऐसे में यह हमलों के प्रति संवेदनशील हो सकती है। इस स्थिति में ये संख्याएं कूटबद्धीकरण (एन्क्रिप्शन), प्रमाणीकरण और डेटा अखंडता प्रक्रियाओं की सुदृढ़ता सुनिश्चित करते हैं और डिजिटल आदानप्रदान में विश्वास और सुरक्षा बनाए रखते हैं ”

इस पद्धति का उपयोग करके प्रमाणित यादृच्छिक संख्याएँ उत्पन्न करने के कई लाभ हैं।

आईआईएसईआर तिरुवनंतपुरम संकाय और अध्ययन के सह-लेखक डॉ. देबाशीष साहा ने इस बारे में कहा कि "इनमें दृढ़ता से संरक्षित पासवर्ड का निर्माण, भीषण-शक्ति युक्त आक्रमणों का विरोध करके बढ़ी हुई खाता सुरक्षा, विशिष्टता, अखंडता सुनिश्चित करना, जिससे बहु-कारक प्रमाणीकरण (मल्टी-फैक्टर सर्टिफिकेशन) के साथ जालसाजी और टोकन उत्पादन को रोक कर इस कमजोर साइबर दुनिया में एक महत्वपूर्ण सुरक्षा परत जोड़ना शामिल है" ।

रमण शोध संस्थान (आरआरआई) के नेतृत्व में फोटोनिक प्रयोग में, टीम ने इस पारंपरिक दो-कण को एकल-कण व्यवस्था से बदल दिया।

भारतीय विज्ञान संस्थान (आईआईएससी) में पीएचडी छात्र और अध्ययन के पहले लेखक पिंगल प्रत्यूष नाथ जो इस प्रोफेसर सिन्हा के साथ इस सह-अध्ययन के पर्यवेक्षण में शामिल हैं, ने कहा कि “सहसंबंधों को मापने के लिए वर्तमान दो-कण परिदृश्य में कमियां थीं, जिसमें, दो कणों की एक उलझी हुई स्थिति बन जाती थी और यह दो माप स्टेशनों में स्थानांतरित हो जाती थी। इस प्रकार, प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न शोर ऐसे उलझाव में हस्तक्षेप कर सकता है। इसके अलावा, कमियों से मुक्त डिजाइन सुनिश्चित करने के लिए दो कणों के बीच 200 मीटर की दूरी बनाए रखने की आवश्यकता भी पूरी प्रक्रिया को अत्यधिक जटिल बना देती है ।

इसके अतिरिक्त, एकल-कण योजना में उन मापों का उपयोग किया जाता है जिनके लिए स्थानिक (स्पैचियल) के बजाय अस्थायी पृथक्करण (टेम्पोरल सेपरेशन) की आवश्यकता होती है, इस प्रकार विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए व्यावसायीकरण की संभावना के साथ एक कॉम्पैक्ट यादृच्छिक संख्या उत्पादक (रैंडम नंबर जनरेटर) प्रदान किया जाता है।

इस प्रयोग ने लगभग 4,000 बिट्स / सेकंड की तीव्र दर से 9,00,000 से अधिक यादृच्छिक बिट्स उत्पन्न किए। यह उच्च यादृच्छिक संख्या निर्माण उन विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए इन संख्याओं का उपयोग करने में सहायता कर सकता है जिनके लिए तीव्र यादृच्छिकता (रैपिड रैंडमनेस) की आवश्यकता होती है।

भविष्य के इंजीनियरिंग हस्तक्षेपों और नवाचारों के साथ, इस पद्धति को अपनाने वाले उपकरण न केवल साइबर सुरक्षा और डेटा एन्क्रिप्शन में, बल्कि विभिन्न महत्वपूर्ण क्षेत्रों में विभिन्न प्रकार के यादृच्छिकता-आधारित सिमुलेशन और यादृच्छिक नियंत्रण परीक्षण सांख्यिकीय अध्ययनों के संदर्भ में भी शक्तिशाली अनुप्रयोग प्राप्त कर सकते हैं।

अध्ययन के एक अन्य सह-लेखक, बोस इंस्टीट्यूट के प्रोफेसर दीपांकर होम ने कहा कि , "इनमें आर्थिक सर्वेक्षण, औषधि डिजाइनिंग/एवं परीक्षण के साथ ही किसी भी भविष्य की ऐसी प्रौद्योगिकियां शामिल है जो एक महत्वपूर्ण संसाधन के रूप में सिद्धि योग्य अप्रत्याशितता पर निर्भर करेगी।"

पेपर लिंक – https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.020802

तीन बार एलजीआई उल्लंघन से यादृच्छिक संख्या निर्माण का एक कलात्मक योजनाबद्ध आरेख

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