Kuantum Bilgisayarların bildiğimiz haliyle artık sıradan sayılacak olan şifreleme yöntemlerinin sonunu getirebilme olasılığı var. Buna karşı en büyük savunma yine kuantum mekaniğinde yer almakta. Sistemin adı Kuantum Kriptografi.
Bilgisayarların Zirvesi Süper Bilgisayarlar
Sırlar açığa mı çıkacak?
Yeryüzündeki tüm büyük ülkelerin, büyük firmaların, teknoloji şirketlerinin şu aralar üzerinde çok fazla durulmayan bir savaş içerisindeler. Kazananın çok büyük getiriler kazanacağı bir savaş olan “Kuantum Bilgisayar” üretmekten bahsediyoruz. Tabii ki kuantum bilgisayarlar arttıkca aynı şekilde gizliliğimiz de sıkıntı altına girecektir. Bunu kişisel sorunlar olarak algılamayın zaten artık onları korumuyoruz bile alışveriş siteleri, sosyal medya vb. yerler kredi kartı bilgilerimizden tutun kimlik bilgilerimize hatta konumumuza kadar öğrenebiliyorlar. Burada bahsettiğimiz sırlar devlet sırları. Bir kuantum bilgisayarının anlık olarak yapacağı işlem sayısına ulaşmak akla mantığa sığacak rakamlar değil. Peki buna karşılık olarak ne yapılacak? İşte burada devreye asıl konumuz olan Kuantum Kriptografi giriyor.
Kuantum Kriptografi Nedir?
Kriptoloji, Kriptosistem ya da diğer bir adı ile veri şifreleme adı verilen bir algoritmaya bağlı olarak bir mesajın sadece belirli anahtarla ve ek bilgilerle birleştirilip, okunmasına olanak sağlayan bir veri bilimidir kriptoloji. Fakat bu sisteme güvenli diyebilmemiz için herhangi bir anahtar olmadan kriptogramın kilidine ulaşıp verilerin açığa çıkmamasını sağlamak gerekir. Kriptolojide asıl amaç, bilgiyi sadece gerçek alıcıya ulaştırmaktır. İletilmek istenen mesaj başarı ile ulaştığında metnin güvenliği artık sadece anahtarın gizliliğine bağlıdır. Bu gizli anahtar tamamen rastgele seçilen bir bit dizisinden oluşur. Anahtar oluşturulduktan sonra iletişim şifreli mesajları herkese açık ve kalabalık bir ortamda herkese yapılan bir duyuru gibi pasif dinlemeye karşı tamamen savunma olmayan bir kanal üzerinden göndermeyi içerir.
Kuantum Kriptografi ya da diğer adı ile kuantum anahtar dağılımı, klasik şifreleme türlerinin aksine, güvenlik modelinin yönü olarak fiziğe güvenmesi bakımından diğer sistemlerden farklıdır. Bu sistem kuantum mekaniğinin yasalarını kullanır. Bir örnek üzerinden anlatmak gerekirse sadece haberleşecek olan A-B taraflarının sadece kendilerine ait olan ortak bir şifrelemesi yani bir bit dizisi üretebilmesi ve haberleşme esnasında verilerin şifrelenmesini veya şifrelerin açılmasını sağlar. Kuantum Kriptografinin önemli özelliklerinden birisi ise A-B tarafları kendi aralarında haberleşirken C tarafı bu mesajları ele geçirmeye çalışırsa bu verilerin saldırı altında olduğunu her iki tarafada bildirmesidir. Anahtarı gizlice dinlemeye çalışan C tarafı sistemi bir şekilde ölçmek zorundadır ki bu da sistemde parazitlere neden olacağından dolayı direkt olarak tarafların verilerinin saldırı altında olduğunun haberini alacağından dolayı verilerini güvende tutabilecek hatta direkt olarak kaldırabilecektir. Bu da konuşmaları güven altında tutacaktır.
Kuantum Kriptografi yalnızca anahtar üretmek ve dağıtmak için kullanılır. Veri taşınmasında kullanılmaz. Üretilen anahtar daha sonrasında farklı bir şifreleme uygulamasında ya da şifreyi açmak için kullanılır.
Kuantum Kriptografi’de Kullanılan Algoritmalar
BB84 Algoritması
Bennet ve Brassard isimli iki bilim insanı tarafında 1984’te çıkartılan bu kripto algoritmasının ismi o yüzden BB84’tür. BB84’e göre gönderici ve alıcı arasında güvenli bir iletişimin sağlanması amacıyla tek kullanımlık bir şifre belirlenir. Kişiler A ve C şeklinde tanımlanmıştır. Gönderici A, alıcı ise C olarak belirlenmiştir. A ve C birbirlerine 45° açı yapan iki kristal süzgeç çiftine (+ ve x) sahiptir. Birbirleri arasında bir optik fiber ağı bulunmaktadır ve her iki tarafta foton üretebilmektedir.
A ve C, I ve / süzgeçleri için 0,- ve \ süzgeçleri için 1 değerinde buluşurlar. Yani her iki taraf I ve / yönünde polarize olan foton olan 0 bitinin – ve \ yönünde polarize olan foton’un 1 bitinin geldiğini anlayacaktı. Tabii ki bu seçimmler için tam tersi durumlarda uygulanabilir. A tarafı iletişime geçmeden önce tek kullanımlık bir bir anahtar seçecek ve bu anahtarı C tarafına yollamak için BB84 algoritmasını kullanacaktı.
EPR-Ekert
Eğer ki şu an bu makaleyi okuyorsanız BB84 protokölünde Heisenberg belirsizlik ilkesinin kullanıldığını anlamışsınızdır. Bunu bilmiyor iseniz artık öğrendiniz. EPR Ekert protokolünde Heisenberg ilkesi kullanılmaz. Bu protokolde kuantum halleri birbirine bağlaşık iki foton halinde bulunur. Gönderici ve alıcı arasında taraflarına birer foton iletilir. Bu fotonlar kuantum halleri birbirine zıt bir şekilde olduğundan taraflar birbirinin kuantum hallerini tahmin edebilir. Bundan dolayı ortak bir anahtar kod elde edilebilir.
Kaynak: İTÜBİDB-Bilgi İşlem Başkanlığı
