Okuma süresi: 3 dk

Nature dergisinde yayımlanan yeni bir çalışma, 1120 km mesafedeki bir uydudan Dünya’ya yönlendirilen bir lazer ışığını kullanarak bir paylaşımlı güvenli anahtarın üretildiğini gösteriyor. Kuantum mekaniği prensiplerine dayanan bu teknoloji, uydu haberleşmesi sırasında paylaşılan verilerin istenmeyen kişiler tarafından ele geçirilmesini neredeyse imkansız hâle getiriyor.

Dünyanın dört bir yanındaki insanlar arasında güvenli haberleşmeyi mümkün kılan temel şey, güvenli anahtarların oluşturulması ve dağıtılmasıdır. Güvenli (veya şifreli) haberleşmede anahtar, bilgiyi şifrelemeye veya çözmeye yarayan sayı veya harflerden oluşan bir bit dizisidir. Şu anda, anahtar dağıtımı, büyük sayıların çarpanlara ayrılması gibi zor matematik problemlerine dayanmaktadır. Bununla birlikte, bu anahtar değişim protokollerine saldırabilecek kuantum bilgisayarların gelişmesi nedeniyle bu yöntemlere yönelik giderek artan bir tehdit var.

Kuantum mekaniğinin temel özelliklerinden biri, güvenli haberleşme ve anahtar dağıtımının da temelini oluşturuyor. Bir kuantum sistemindeki parçacıkların durumu ölçülmeye çalışıldığında sistemde bir bozulma meydana gelir. Böylelikle, ölçülmeye çalışılan ve bilgi taşıyan parçacıkların durumu değişir. Yani, herhangi bir üçüncü kişi sistemi izinsiz olarak dinlemeye çalışırsa, sistemin taşıdığı bilgi de değişmiş olur. Bu istenmeyen durum da sistem tarafından tespit edilebilir. İşte kuantum mekaniği tarafından garanti edilen bu güvenlik ile anahtar dağıtımını gerçekleştirmenin başka bir yolu daha var: Kuantum Anahtar Dağıtımı (KAD). Prof. Jian-Wei Pan ve Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’ndeki grubu bu araştırmanın ön saflarında yer aldı. Söz konusu grup 2020 Haziran ayında, biri yeryüzünde, diğeri uzayda yer alan ve aralarında 1120 km mesafe bulunan iki istasyon arasında başarılı bir şekilde KAD gerçekleştirebildiklerini açıkladı. Bunu, iki istasyona birden birbirine dolanmış iki ışık parçacığı demeti ateşleyen bir uydu kullanarak başardılar. Söz konusu dolanmışlık, aradaki mesafeden bağımsız olarak iki parçacığın kuantum durumlarının birbirine bağlı olarak tanımlamasını ifade ediyor. Diğer bir deyişle, aralarında yüzlerce kilometre olsa bile dolanmış parçacıklardan birinin durumunu biliyorsanız, diğerinin durumunu da bulabilirsiniz. Dolanmış parçacıkların (ya da parçacık dolanmasının) kullanımı, üretilen güvenli anahtarın alıcılardan başka hiç kimsenin dinleyemeyeceği veya müdahale edemeyeceği bir şekilde paylaşılmasına izin veriyor.

Paylaşımların hava durumuna bağlı verimlilik sorunları olmasına rağmen, ortaya konan veriler bu araştırma alanı için önemli bir kilometre taşı niteliğinde. Bu alanda çalışan diğer araştırmacıların karasal KAD yöntemleri kullanarak ulaştıkları mesafenin 100 km’lik seviyelerde olması, mevcut çalışmada ulaşılan görece uzak mesafeyi oldukça etkileyici kılıyor. Fakat maalesef, bu teknoloji sadece hükümetler ve büyük şirketlerin erişebileceği bir yenilik. Bu sistemler henüz çok pahalı olduğundan, kendi alıcı yer istasyonlarımızı satın almamız pek mümkün değil! Dolayısıyla kuantum bilgisayarlar, dünya çapında güvenli ve özel haberleşme için ciddi bir tehdit olmaya bir süre daha devam edecek gibi duruyor.

Yazarlar: Andrew H. Gibbons, H. Enis Karahan

Uyarlayanlar: Fatih Güleç, H. Enis Karahan

Editör: Bilge San

Kaynakça: J. Yin ve ark., “Entanglement-based secure quantum cryptography over 1,120 kilometres,” [1120 kilometre mesafede dolanma-bazlı güvenliğe sahip kuantum şifreleme]  Nature, vol. 582, no. 7813, ss. 501–505, 2020, doi: 10.1038/s41586-020-2401-y.

Görsel: NASA, kamu malı, Wikimedia Commons alanından ulaşılabilmektedir: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:GPS_Satellite_NASA_art-iif.jpg

Bu metnin çevrilmesi ve geliştirilmesi için Epistem Türkiye ile işbirliği yapan Kyoto Üniversitesi’ne bağlı Pureosity Grubu’na ve Maki Nariuchi’ye teşekkürlerimizi sunarız.