Uzay Çağı Güvenliği: Uydular Kuantum Şifrelemeyi Küresel Olarak Nasıl Genişletebilir?

Mevcut internet veri şifrelemesi, kuantum bilişime karşı hassas olan matematiksel algoritmalara dayanır, ancak kuantum kriptografisine dayanan yeni bir yöntem, kurcalamayı önleyen kodlama için hafif parçacıklar kullanır ve uydularla küresel olarak genişletilebilir. Hibrit bir ağ, yalnızca özellikle hassas veriler için kuantum yöntemlerini kullanarak her iki şifreleme türünü de birleştirebilir.

Kuantum kriptografisi uzak mesafelerde güvenli iletişim sağlar. 

İnternet üzerinden gönderilen verilere yalnızca hedeflenen alıcının erişebileceğini nasıl garanti edebiliriz? Şu anda verilerimiz, büyük sayıları çarpanlara ayırmanın karmaşık bir görev olduğu varsayımına dayanan şifreleme yöntemleri kullanılarak korunmaktadır. Ancak kuantum hesaplama ilerledikçe, bu şifreleme teknikleri gelecekte savunmasız hale gelebilir ve potansiyel olarak etkisiz hale gelebilir. 

Fiziksel yasalar aracılığıyla şifreleme 

Kuantum İletişim Sistemleri Mühendisliği profesörü Tobias Vogl, fizik ilkelerine dayanan bir şifreleme süreci üzerinde çalışıyor. “Güvenlik, bilgilerin bireysel ışık parçacıklarına kodlanıp daha sonra iletilmesine dayanacak. Fizik yasaları bu bilgilerin çıkarılmasına veya kopyalanmasına izin vermez. Bilgi ele geçirildiğinde hafif parçacıklar özelliklerini değiştirir. Bu durum değişikliklerini ölçebildiğimiz için, iletilen verilere müdahale etmeye yönelik herhangi bir girişim, teknolojideki gelecekteki gelişmeler ne olursa olsun, anında fark edilecektir," diyor Tobias Vogl.

Kuantum kriptografisi olarak adlandırılan alandaki en büyük zorluk, verilerin uzun mesafeler üzerinden iletilmesinde yatmaktadır. Klasik iletişimde bilgi birçok ışık parçacığında kodlanır ve optik fiberler aracılığıyla iletilir. Ancak tek bir parçacıktaki bilgi kopyalanamaz. Sonuç olarak, ışık sinyali, mevcut fiber optik iletimlerde olduğu gibi tekrar tekrar yükseltilemez. Bu, bilginin iletim mesafesini birkaç yüz kilometreyle sınırlar. Diğer şehirlere veya kıtalara bilgi göndermek için atmosferin yapısından yararlanılacak. Yaklaşık 10 kilometreden daha yüksek rakımlarda atmosfer o kadar incedir ki ışık ne dağılır ne de emilir. Bu, kuantum iletişimini daha uzun mesafelere yaymak için uyduların kullanılmasını mümkün kılacaktır. 

Kuantum iletişimi için uydular 

QUICK³ misyonunun bir parçası olarak Tobias Vogl ve ekibi, kuantum iletişimi için bir uydu oluşturmak için gereken tüm bileşenleri içeren eksiksiz bir sistem geliştiriyor. Ekip, ilk adımda uydu bileşenlerinin her birini test etti. Bir sonraki adım tüm sistemi uzayda denemek olacak. Araştırmacılar, teknolojinin dış uzay koşullarına dayanıp dayanamayacağını ve bireysel sistem bileşenlerinin nasıl etkileşime girdiğini araştıracak. Uydunun fırlatılmasının 2025 yılında yapılması planlanıyor. Ancak kuantum iletişimi için kapsayıcı bir ağ oluşturmak için yüzlerce, belki de binlerce uyduya ihtiyaç duyulacak.

Şifreleme için hibrit ağ 

Konsept, son derece karmaşık ve maliyetli olan bu yöntem kullanılarak tüm bilgilerin iletilmesini zorunlu kılmamaktadır. Verilerin fiziksel veya matematiksel olarak şifrelenebildiği hibrit bir ağın hayata geçirilmesi düşünülebilir. Kodlama ve Kriptografi profesörü Antonia Wachter-Zeh, kuantum bilgisayarların bile çözemeyeceği kadar karmaşık algoritmalar geliştirmek için çalışıyor. Gelecekte çoğu bilgiyi matematiksel algoritmalar kullanarak şifrelemek hâlâ yeterli olacaktır. Kuantum kriptografisi yalnızca özel koruma gerektiren belgeler için (örneğin bankalar arasındaki iletişimlerde) bir seçenek olacaktır.