Pandemi sürecinde siber tehditlerin arttığı günlerde Japonya’nın geliştirmekte olduğu Kuantum Kriptografi şifreleme yönetimi kullanıma yaklaşıyor!
Bir grup Japon firması Pazartesi günü yapmış olduğu açıklamada, hisse senedi ticaretinin güvenliğini artırmak amacı ile ülkenin kuantum kriptografisine (şifreleme) ilişkin ilk çalışmasını başlattığını söyledi. Grup, kuantum şifrelemenin teoride üçüncü şahısların kırmasının imkansız olduğunu vurguladı.
Toshiba, NEC Corp ve Nomura Holdings tarafından, finans kurumlarına yönelik siber saldırılara ve artan tehditlere karşı teoride kırılması imkansız kuantum şifreleme üstünde ortak çalışmasına başlandı. Grup, kuantum şifreleme teknolojinin birkaç yıl içinde hisse senedi ticaretinde kullanılacağını umduğunu ifade etti.
3 yıl öncesinde iki Çin merkezli üstün teknoloji şirketi bir ilki gerçekleştirerek, kripto bulut sunucusunu kurdu. Bu sistemin amacı ise kuantum şifreleme yöntemleri kullanarak gizli iletişim gerçekleştirilebilmek. Kuantum sistemi, şifreleme için gerekli olan anahtarları havadaki küçük partikülleri kullanarak oluşturabiliyor.
Günümüzdeki şifreleme yöntemlerine teknik olarak benzeyen kuantum kriptografisin’de ki temel fark, kullanılacak olan anahtarın bilgisayar veya insan üretimi olmaktan ziyade, doğanın bir parçası olması. Havadaki partikülleri veya fotonları anahtar olarak belirleyebilen sistem, fiziksel olarak aynı mekanda bulunup aynı ölçümler yapılmadığı sürece şifre anahtarını kaybetmiyor. Bu da iletişimin teknik takip ihtimalini ciddi ölçüde düşürüyor.
Kuantum şifreleme güvenli iletişim için kuantum mekaniğini kullanır. Gizli dinleyicilerin şifrelenmiş iletilerin içeriğini okumasını engellemek için değişik matematiksel yöntemleri kullanan alışılmış şifrelemenin tam tersine, kuantum şifreleme, bilginin/verinin fiziğini temel alır. Gizli dinleme, fiziksel bir nesnenin ölçülmesi olarak görülebilir — bu durumda ise verinin taşıyıcısı. Birisi kuantum süper pozisyonu ya da kuantum dolaşıklığı gibi bir kuantum fenomeni kullanarak, daima tüm gizli dinleyicileri tespit edebilen bir iletişim sistemi yapabilir. Çünkü bilginin/verinin kuantum taşıyıcısı üstünde yapılan ölçümler onu bozar dolayısı ile bu tür girişimler daima iz bırakır.
Kuantum Anahtar Değişimi Nedir?
Klasik genel-anahtar şifreleme, anahtar dağıtımı için çarpanlara ayırma gibi bazı zor matematiksel sorunların hesaplanabilme zorluğuna dayanırken, kuantum şifreleme kuantum mekaniğine dayanır. Kuantum şifreleme cihazları türüne özgü olarak tek başına bir ışık fotonunu alıp kuantum dolaşıklığı ya da Heisenberg belirsizlik prensibinden faydalanır.
Quantum kriptoloji, belli yönleriyle kuramın çok ötesinde ilerlemektedir. Üst üste bindirilmiş kuantum durumlarını taşıyan fotonlar, optik kablolarla onlarca kilometre öteye taşınabilmiş. Sistem, bir bilgiyi şifreleyip alıcıya gönderen bir şahıs (genelde Alice diye adlandırılıyor), mesajı alan (Bob) ve bu mesajları zaptetmek isteyen gizli dinleyici (Eve) arasında kurulu.
“Çoğul gerçekli” fotonlarla bilgi iletimi, Alice ve Bob’a, kuryeye gereksinme duymadan paylaşabilecekleri gizli bir şifre anahtarı oluşturma imkanı sağlıyor. Üstelik, kuantum bilgisayarcıları’nın kabusu olan uyum bozulması, kuantum şifreleme alanında çok faydalı bir araç. Çünkü casus Eve, haberleşmeyi dinlemek için kuantum bilgisayar bile kullansa, bu kulak misafirliğinin izleri, anında ortaya çıkıyor ve Alice ve Bob’u uyarıyor.
Gerçi bu alan da bütünüyle problemsiz değil: Açık havada gönderilen kuantum şifreli fotonların uyumu, Güneş’ten gelen veya başka kaynaklı fotonlar, söz gelimi alıcı aygıtlardaki fon sıcaklığı veya parazit gibi sebeplerle bir ölçüde bozulabiliyor, Ama araştırmacılar, bu bilgi kaybını % 25 seviyesinde tutmayı başarabilmişler. Araştırmacılar, birkaç senede son pürüzlerin de giderilebileceği konusunda umutlular.
Belirsizlik: Yapılan ölçüm, klasik fizikteki gibi yalnızca pasif, harici bir süreç değil, kuantum mekaniğinin içsel bir parçasıdır. Yani onların, kendilerini gözlemeye çalışan her çeşit durumda, tespit edilebilir bir şekilde tepki vermesini sağlayabilecek bilginin bir fotonun kuantum özelliği olarak kodlanması mümkündür. Bu etki ortaya çıkıyor çünkü kuantum teorisinde, belli fiziksel özellik çiftleri, biri ölçülmeye çalışıldığında diğeri bozulan bir şekilde tümleyicidir. Bu durum Heisenberg belirsizlik prensibi olarak bilinir. Genellikle kuantum şifrelemede kullanılacak olan tümleyici iki özellik, fotonun iki polarizasyon tipidir, doğrusal (dikey ve yatay) ve köşegen (45°’te ve 135°’te).
Dolaşıklık: İki ve/veya fazla kuantum parçacığının, örneğin fotonun, fiziksel özelliklerinin kuvvetli bir biçimde bağıntılı olduğu durumdur. Dolaşık parçacıklar, tek başına parçacıkların durumları belirlenerek tanımlanamazlar ve tek başına parçacıkların üstünde uygulaması yapılacak herhangi bir tecrübeyle erişilemeyecek bilgiyi beraber paylaşabilirler. Bu durum, parçacıkların zaman içinde birbirlerinden ne kadar uzak olduklarından bağımsızdır.
Bu iki ayrı yaklaşım (belirsizlik ve dolaşıklık) ile, iki ayrı kuantum şifreleme sözleşme ortaya çıkmıştır. Birincisi herhangi birinin gizli anahtarı öğrenmesini önlemek için bilgi parçalarını şifrelerken foton polarizasyonunu kullanır ve kuantum rastgeleliğine dayanır. İkincisi ise aynı işlem için dolaşık foton durumlarını kullanır ve anahtarı tanımlayan bilginin yalnızca herhangi biri tarafından ölçümlendikten sonra ortaya çıktığı gerçeğine dayanır.
Belirsizlik yaklaşımı için şu anda en favori yöntem BB84 algoritması ve sözleşmesi iken, dolaşıklık yaklaşımı için en ön plana çıkan yöntem EPRBE sözleşmesidür. EPRBE nispeten karmaşık olması ve hala teorik seviyede kalması sebebiyle burada uygulanıp bir hayli olumlu sonuçlar alınmış BB84 algoritma biçimidir.
Alper Alpay çeşitli haber sitelerinde teknoloji editörlüğü yapmaktadır.
