Kuantum Bilgisayar: İletişimi şifrelemek için ışığı kullanma

Makro seviye de olayları inceleyip “Neden?” sorusunu sorduğumuzda Kepler , Galileo Galilei ve Newton’dan bu yana geliştirdiğimiz teoriler neredeyse kusursuzca işliyor ve kafamızdaki sorulara cevap bulabiliyoruz.

Peki olayları mikro seviye de incelersek?

Bu durum da ise 20.yy ile var olmaya başlayan kuantum fiziğindeki gelişmeler bize ışık tutuyor.

İlgili makale: Kuantum Nedir? Kuantum hakkında bilinmeyenler

Kuantum fiziğinde gelişmeler yaşanması sadece teorilerin değil , teknolojik gelişmelerin de önünü açıyor. Bu gelişmelerden biri kuantum bilgisayarları.

*Kuantum Bilgisayar: İletişimi şifrelemek için ışığı kullanma*

Bu bilgisayarlar bilinen bilgisayarların aksine daha zorlu işlemleri çok kısa sürede yapabilmekte. Eğer bir gün başarılabilirse kuantum bilgisayarları bugün internette kullanılan bütün şifreleri kırabilecek ve gözetlenmesi imkansız olan kuantum interneti oluşturabilecek. Tabii ki önce bazı problemlerin ortadan kaldırılması gerekli.

İlgili makale: Işık Nedir? Işığın Tarihi Hakkında Bilgi

Geçtiğimiz haftalarda Twente Üniversitesi’nden bir takım araştırmacı yaptıkları araştırmalar sonucu verileri kuantum bilgisayarlara yönelik saldırılara karşı korumanın yeni bir yolunu bulduklarını duyurdular. Kuantum bilgisayarlarında verileri korumak için tek bir ışık parçacığı kullanılmaktadır.
Ancak foton başına bir bitin iletimi yavaştır. Bu sebeple Prof. Dr. Pepijn Pinkse öncülüğünde iletim hızı foton başına yedi bite kadar yükseltmenin yolu bulundu.

Bilgisayarlar iletişimlerini güvence altına almak için kriptografi (şifreleme ) kullanırlar. Örneğin : İnternette alışveriş yaparken karşınıza çıkan “3D Secure” sistemi buna örnek verilebilir. Kuantum bilgisayarı teorik olarak mevcut olan tüm şifrelemeyi kıralabilir . Buna “ Kuantum Üstünlüğü “ diyoruz.

Kuantum Üstünlüğü

Son zamanlarda , Google gerçekte pratik kullanımı olmayan bir hesaplama ile bir deney yaptı. Bununla birlikte , kuantum algoritmalarının günümüzde en çok kullanılan şifreleme yöntemlerini bozabileceğini biliyoruz.

Bu sebeple artık kuantum bilgisayarların o kadar güçlü hale gelme olasılığını göz ardı edemeyiz. Neyse ki kuantum teknolojisi bu duruma bazı çözümler sunuyor. Kuantum anahtar dağıtımı denen yöntem ile gönderen ve alıcı arasında gizli anahtarlar güvenli bir şekilde oluşturulabilir.

Okuyunca inanması zor bir durum olarak gözükse de bu bir bilim kurgu konusu değil , gerçek. Ticari kuantum anahtar sistemleri çeşitli satıcılardan elde edinilebilecek.

Peki Hız Sorunu Nasıl Çözüldü ?

Standart kuantum anahtar dağıtımında örneğin yatay veya dikey olarak polarize edilmiş iki olası durumdan birinde olan tek ışık parçacığı –foton- kullanılır . Bu iletimi foton başına bir bit ile sınırlar. Bir anlamda , fotonlar sadece iki harfli bir alfabe ile kodlanır : a ve b. Twente Üniversitesi’nden araştırmacılar bu sayıyı binden fazla harfle arttırdı.

Bu anlaşılacağı üzere potansiyel olarak veri hızını arttırır. Bunu kullanılan fotonlardan 10^24 tanesine kuantum verilerini kodlayarak başardılar. Ayrıca bir saldırganın gönderilenleri görmesini zorlaştırmak için , kodlamayı iki farklı alfabe arasında değiştirdiler.

Pepijn’in iki alfabeli kedi paradoksu

Araştırmaya öncülük eden Pepijn Pinkse durumu şöyle açıklıyor : “ İki konferans salonunda konuşulanları tahmin etmeye çalışmak gibi “. Bir salonda konferansın Çince olduğunu diğer salonda ise konferansın Flemenkçe olduğunu düşünün , ancak girmeden önce hangi salonda hangi dil konuşulduğunu bilmiyorsunuz. Konuşmacı ( Çince bilmeyen ) Çince konuşulan salonu seçiyor diyelim.

Çince bilenler için dersler kristal berraklığında olmasına rağmen konuşmacı hiçbir şey anlamaz. Yöntemimizde gönderici iki dil kullanıyor ve aralarında rastgele geçiş yapıyor . Ayrıca alıcı bir dilde veya diğerinde dinleme arasında geçiş yapar.

Ancak diller çakışırsa , her iki dili de dinlerken bu noktada faydalı bitler iletilir. Twente Üniversitesi’nde ki araştırmacılar bu tekniği çok zayıf ışık, video projektör çipi ve modern tek foton dedektör kamera ile birlikte yedi adede kadar güvenli bit foton iletebildiklerini gösterdiler. Bu sonuçlar 18 Aralık’ta New Journal of Physics dergisinde “ Mekansal kodlanmış ışık kullanarak büyük alfabe kuantum anahtar dağılımı “ başlıklı makale olarak yayınlandı.