Okuma süresi: 3 dk

Geleneksel haberleşme teknolojilerinde iletilen bilginin güvenliğini kesin olarak sağlamak teknik açıdan mümkün değilken; “kuantum haberleşme” adı verilen bir yöntem, dayandığı ilkeler sayesinde, bu soruna doğrudan bir çözüm getirme potansiyeline sahip. Ancak kuantum haberleşme mevcut durumda oldukça kısa mesafelerde kullanılabiliyor. Çin ve Avusturya’nın 13 ayrı kurumundan toplam 36 bilimci ve mühendisin beraber kaleme aldığı yeni bir yayına göre ise, kıtalararası kuantum haberleşmeyi sağlamak artık mümkün. Physical Review Letters adlı bilim dergisinde yayınlanan bu yeni çalışma sayesinde, kuantum şifreleme ile uydu-bazlı güvenli haberleşme gerçek oluyor!
Haberleşmedeki en önemli sorunlardan bir tanesi mesafe arttıkça bilgiyi taşıyan sinyalin çeşitli sebeplerden ötürü gücünün düşmesi. Klasik sistemlerde bu sorun, aralara konulan “tekrarlayıcı” adı verilen aletler ile düşen sinyal seviyesinin olması gereken seviyeye yükseltilmesi suretiyle çözülüyor. Fakat, tek-fotonların kullanıldığı kuantum haberleşme protokollerinde tekrarlayıcılardan yaralanmak fiziksel olarak mümkün değil. (Çünkü kuantum mekaniksel kanunlar “gelişigüzel” bir kuantum durumun klonlanmayacağını söylüyor.) Bu sebepten, tek-fotonları kullanan kuantum haberleşme protokolleri görece kısa mesafeler ile sınırlı kalıyor. (Bu mesafe optik fiberler için 200 km civarındadır.)
Kuantum haberleşmenin mesafe sorununu ortadan kaldırmak için “kuantum tekrarlayıcı” denen bazı mimariler daha önce önerilmişti. Belki daha pahalı fakat uygulama açısından kolaylık sunan bir başka çözüm ise yörüngede dolanan bir uydu aracılığı ile çok uzak mesafeler arasında kuantum haberleştirme kanalları açmak. Son yıllarda bu ikinci yöntem oldukça dikkat çekmeye başladı. Bunun için büyük yatırımlar yapan Çin geçtiğimiz yıl Micius adını verdiği uyduyu uzaya yollamıştı. Bu uydu, içinde dolanık foton kaynağı taşıyor ve ufak teleskoplarla ürettiği fotonları yeryüzünde iki farklı yer istasyonuna gönderme kapasitesine sahip. Bu minvalde yapılan ilk deneyler, Micius’un uzaya gönderilmesinin ardından geçen bir yıl içerisinde gerçekleştirildi. Örneğin, uzaydan yere kuantum anahtar dağıtımları ve teleportasyon deneyleri yapıldı. Ve nihayet, bu başlıca deneylerden sonra, Çin’deki araştırmacılar Avusturya’daki fizikçilerle işbirliği yaparak ilk kıtalararası kuantum-güvenli telekonferansı gerçekleştirdi.
Bu deneyde, Micius uydusu tek-fotonları kullanarak üretttiği “tek kullanımlık şerit” de denilen kuantum anahtarı önce Xinglong Yer İstasyonu’na, daha sonra Graz Yer İstasyonu üzerinden uçarken de aynı anahtarı oradaki alıcıya dağıtarak haberleşmenin gerçekleştirileceği güvenli anahtarı iki tarafa da dağıtmış oldu. İki grup geçtiğimiz Eylül ayında 75 dakika süren ve toplamda 2 GB büyüklüğündeki verinin şifrelendiği bir videolu telekonferans gerçekleştirdi. İki istasyon arasındaki 7600 km’lik mesafe bu alanda bir rekor olup, en azından uyduların bu alanda gerçekten işe yarayabileceği de kanıtlamış oldu. Ortaya konan yeni sonuçların günlük hayatta kullanılması uzun bir süre alabilir. Ancak, fiziksel açıdan kesin bir güvenliğe sahip yeni bir uzun mesafeli haberleşme teknolojisinin mevcut olduğunu söylemek artık mümkün.

Kaynaklar
S.-K. Liao, ve diğerleri. Satellite-Relayed Intercontinental Quantum Network [Uydu-Röleli Kıtalararası Kuantum Ağ]. Physical Review Letters, 120, 030501 (2018) (açık erişim ulaşım bağlantısı: https://arxiv.org/abs/1801.04418).

Chinese satellite uses quantum cryptography for secure video conference between continents [Çin uydusu kıtalar arasında güvenli video konferans için kuantum şifreleme kullandı]. http://www.technologyreview.com/profile/emerging-technology-from-the-arxiv/ adresinden ulaşılmıştır.

China’s quantum satellite achieves ‘spooky action’ at record distance [Çin’in kuantum uydusu rekor düzeydeki mesafede ’tuhaf hareketi’ gerçekleştirdi]. http://www.sciencemag.org/news/2017/06/china-s-quantum-satellite-achieves-spooky-action-record-distanceadresinden ulaşılmıştır.

Görsel: Çin Ulusal Bilimler Akademisi

Hazırlayanlar: Mustafa Gündoğan, HE Karahan