Bilim Kurgu Eserlerinde Gördüğümüz Bir Eşiğin Ciddi Ciddi Aşılması: Kuantum İletişim
çinli bir ekip, kuantum kriptografi ile şifrelenen görüntüleri rekor kırarak 12 bin 900 kilometre uzağa iletti. bu yeni gelişme, dünyanın her yerine en üst düzeyde güvenli kuantum iletişimin önünü açıyor.
araştırmacılar, ucuz ve hafif bir 'mikro uydu' kullanarak çin'den güney afrika'ya yaklaşık 13 bin kilometre uzaklığa gizli bir şifreleme anahtarı göndererek kuantum iletişiminde mesafe rekoru kırdı.
uydu, pekin'deki bir çatıdan cape town yakınlarındaki stellenbosch üniversitesi'ndeki bir çatıya özel kuantum durumundaki lazer ışığı darbeleri gönderdi. darbeler, çin seddi'ni ve stellenbosch kampüsünün bir kısmını gösteren iki görüntüyü şifrelemek için kullanılan bir kuantum anahtarı oluşturdu. kuantum anahtar dağıtımı (quantum key distribution - qkd) olarak bilinen bir tür şifreleme olan bu teknik, ne kadar uzak olursa olsun herhangi iki konum arasında ultra güvenli mesajlar gönderebilmeye doğru atılmış bir adımdır.
çalışmaya öncülük eden çin'in hefei bilim ve teknoloji üniversitesi'nden kuantum fiziği uzmanı jian-wei pan, jinan-1 adı verilen uydunun, 2016 yılında fırlatılan selefi micius'tan 10 kat daha hafif, 45 kat daha ucuz ve çok daha verimli olduğunu söylüyor.
pan'ın ekibi ayrıca yer istasyonu alıcısını 13.000 kg'dan taşınabilir 100 kg'a düşürdü. "teknolojiyi konsept doğrulamasının (proof of concept) ötesinde gerçekten pratik ve kullanışlı hale getirmek istiyoruz" diyor. pan, ekibinin pekin merkezli telekomünikasyon firması china telecom ile 2026'da ticari uygulamalar için dört mikro uydu daha fırlatmak üzere çalıştığını ekliyor.
singapur ulusal üniversitesi'nde kuantum fiziği uzmanı olan alexander ling, "bu, küresel bir qkd ağının geliştirilmesinde bir başka dönüm noktasıdır" diyor. uydu, bu tür şifrelemeyi gerçek zamanlı olarak dağıtmada "önemli bir adım" diyor, kuantum fizikçisi ve diğer şirketlerin kuantum teknolojilerini benimsemesine yardımcı olan, kanada'nın calgary kentinde bulunan bir firma olan qubo consulting'in kurucu ortağı katanya kuntz.
kırılamayan kodlar
fizikçiler gelecekteki kuantum bilgisayarlarının birçok şifreleme türünü kırabileceğini düşünüyorlar, ancak ling, qkd gibi tekniklerin "gelecekteki kuantum bilgisayarlarının gizli iletişimleri okuyamayacağına dair çok güçlü bir güvence" sağladığını söylüyor.
qkd halihazırda bankalar ve hükümetler tarafından fiber optik üzerinden anahtarları iletmek için kullanılıyor. ancak bu kablolar fotonları emerek sinyalin kat edebileceği mesafeyi sınırlandırıyor. ışık, havadan geçerken fiber optik kabloda olduğundan çok daha düşük bir oranda emildiği için uydular, gezegenin hemen hemen her yerindeki iki konum arasında gizli anahtarları göndermek için bir röle görevi görebilir.
kuantum şifreleme, iki tarafın gizli bir anahtarı paylaşması durumunda, bir mesajı yalnızca kendilerinin çözebileceği şekilde şifreleyecekleri fikrine dayanır.
pan'ın deneyi, her biri bir 'süperpozisyon'da olan ve aynı anda iki kuantum durumunda bulunan, 1 veya 0'ı temsil eden lazer ışığı darbeleri göndermeyi içeriyordu. göndericinin kullandığı ayarları, darbeleri ölçmek için alıcının kullandığı ayarlarla karşılaştırarak, iki taraf, güvenli bir anahtar olarak kullanmak üzere ölçülen 1'ler veya 0'lar arasından bir seçim yapabilir. istenmeyen bir dinleyici ya da hacker mesajı dinlemeye çalışırsa, bu kuantum durumlarını bozarak gürültü yaratır ve anahtarın tehlikeye atıldığını ortaya çıkarır.
daha hızlı iletişim
kuntz, jinan-1'i içeren kurulumun "birkaç etkileyici teknolojik başarı" içerdiğini söylüyor. kuntz, gelecek yıl kanada uzay ajansı tarafından fırlatılması planlanan bir qkd uydusu olan quantum encryption and science satellite'ın bilim ekibinin bir üyesi. yer ile uydu arasındaki iletişimin önceki sistemlere göre daha hızlı olduğunu ve bunun da şifrelemeyi hızlandırdığını söylüyor. pan, ekibin ayrıca uydunun bazı bileşenlerine iki iş vererek uyduyu küçültebildiğini, örneğin hem ışını hedeflemek hem de uydunun yönünü kontrol etmek için tek bir kit parçası kullandığını belirtiyor.
çin'in kuantum uydusu, ultra güvenli iletişime giden yolda önemli bir engeli aştı
ancak jinan-1, daha büyük olan selefinin yapabildiği her şeyi yapamıyor. anahtarı uydunun kendisinden bile gizleyen şifreleme türlerini mümkün kılacak olan dolaşık fotonlar üretmiyor. kuntz, mevcut sistemde jinan-1 anahtarı işliyor ve "bir dinleyici uyduyu hacklerse gizli anahtarı öğrenebilir" diyor. dolaşıklık, kuantum internetin bir parçası olarak dünyanın dört bir yanındaki kuantum bilgisayarlarını birbirine bağlamak için de gerekli olacak. dolaşıklık teknolojisini minyatürleştirmek daha zor, ancak pan, bu tür ekipmanlara sahip mikro uydular geliştirmenin gelecekte "tamamen uygulanabilir" olacağını söylüyor.
jinan-1'den bile daha küçük ve hafif qkd uyduları üzerinde çalışan singapur merkezli bir firma olan speqtral'ın kurucu ortağı olan ling, şu anda dünya çapında fırlatılmaya hazır bir düzine kuantum uydusunun bulunduğunu söylüyor. "şirketler ve kuruluşlar küresel bir qkd ağı olasılığını keşfetmeye başladıkça bu alanda yatırım ve faaliyette bir artış görülmeye başlıyor" diyor.
kaynak: nature.com
