Kuantum internet nedir?
Kuantum İnternet, kuantum bilgisayarları gibi cihazların halka açık bir ortamda veri alışverişi yapmasına olanak tanıyan yeni nesil İnternet teknolojilerine verilen genel bir terimdir. Teorik olarak kuantum internet, günümüz web uygulamalarının asla ulaşamayacakları hızlara ve yeteneklere ulaşmasını sağlayacaktır.
Kuantum bilgisayarlar (ve bağlanmaları beklenen kuantum internet); kuantum mekaniği prensiplerine göre çalışan ve kuantum bitlerinin kullanımı sayesinde çok yüksek hızlı işlemler gerçekleştirebilen yeni bilgisayar türleri olarak düşünülüyor. kübitler (veya "qubitler"). Klasik (dijital) bilgisayarların yerini alması bekleniyor. ) günümüzde kullanılan "bit" mantık yapısına sahip bir bilgisayar.
KUANTUM MEKANİĞİ NEDİR ?
Günümüzün hızla gelişen bilim ve teknoloji alanlarında kuantum bilgisayarların yanı sıra kuantum iletişimi, kuantum ışınlanması, kuantum şifreleme, kuantum algoritmaları, kayıpsız kuantum durum aktarımı gibi kuantum teknolojileri de denenmektedir.
Kuantum Işınlanma
popüler dizi ve filmlerde mikroskobik ve makroskobik maddelerin uzay ve zamanda bir yerden başka bir yere taşınması olarak tanımlanıp "ışınlanma" olarak anılırken, bu alandaki atılımlar aslında daha çok bir nesnenin kuantum durumunun bir yerden başka bir yere aktarılmasıdır.
Kuantum İnternet ve Şifreleme
Kolayca kırılabilen (deşifre edilebilen) klasik şifreleme yerine, kuantum fiziği prensiplerine göre çalışan kuantum şifreleme protokolleri üretilmesi için çaba sarf edilmektedir. Kuantum bilgilerinin bir yerden başka bir yere kayıpsız aktarımına yönelik modeller ve algoritmalar tartışılmaktadır. Klasik bilgisayarlarda kullanılan algoritmalar yerine Kuantum mekaniksel algoritmaları kullandığınızı hayal edin. Aynı şekilde kuantum bilgisayarlarda klasik mantık kapılarının yerine kuantum durumlarının mantık fonksiyonlarına uyarlanmış yeni kuantum mantık kapılarının kullanılması planlanıyor.
Kuantum İnternet ve Fizik
Günümüz teknolojisinin geldiği noktada fizik, tüm bu teknolojik süreçlerin mümkün olup olmadığını, mümkünse bunları başarmak için hangi araçların kullanılabileceğini, kuantum bilgisayarlar, kuantum iletişimleri, kuantum ışınlanma, kuantum hesaplama vb. gibi bilimsel problemlerin nasıl oluşturulabileceğini sorar. Modüler şifreleme, kuantum algoritmaları, kayıpsız kuantum durum iletimi. Önemli sorulara teorik cevaplar ve ampirik kanıtlar arar.
DOLAŞIKLIK KAVRAMI NEDİR ?
Yukarıda bahsedilen tüm fizik konularının ortak kavramı, ilk kez 1935 yılında Schrödinger tarafından öne sürülen kuantum dolanıklıktır. Bu teknolojik uygulamaları gerçekleştirmek için kuantum dolaşıklığa esas olarak hakim olunması gerekir.
Bu nedenle kuantum dolanıklığın elde edilmesi, kuantum mantıksal yapıların kurulması ve üretilmesi, bunların kuantum algoritmaları ile ilişkilendirilmesi, kuantum şifreleme protokollerine aktarılması, iletilmesi ve korunması gibi konular oldukça önemlidir. Kuantum teknolojisinde dolaşıklığın önemi nedeniyle son yıllarda oldukça derinlemesine teorik ve deneysel araştırmalar yapılmaktadır.
Bu kulağa bilim kurgudan bir kavram gibi gelebilir. Ancak kuantum dolanıklık olgusu yoluyla kuantum ağları oluşturmak, dünyadaki birçok ülke için önemli bir araştırma ve geliştirme hedefidir. Geçtiğimiz günlerde ABD Savunma Bakanlığı, önümüzdeki birkaç yıl içinde kuantum internet hayalini gerçekleştirmek için adım adım stratejiyi ortaya koyan ilk planını yayınladı. Bu, parçacıkların kuantum durum davranışlarından mikroskobik ölçeklerde yararlanmak anlamına gelir.
Bugün kullandığımız WEB 2.0'ın gelecekteki kuantum ekosisteminin nasıl çalışacağını anlamak için "klasik hesaplama" hakkında bildiğiniz her şeyi unutmak gerekiyor. Çünkü kuantum internet hiçbir zaman favori web tarayıcınızda saatlerce gezinmek gibi olmayacak.
KUANTUM İNTERNETİN ÇALIŞMA MANTIĞI NASILDIR ?
Kuantum iletişiminin kalbinde, kuantum mekaniğinin temel yasalarından yararlanan ve klasik bitlerden çok farklı davranan kubitler bulunur. Kullandığımız klasik bilgisayarlar tüm işlemleri bitler halinde yapar ve 0 ve 1 değerlerinden yalnızca birini alabilir. Örneğin, 0 "kapalı/ölü" anlamına gelir ve 1 "açık/canlı" anlamına gelir; örneğin bir ışık anahtarının "açık" mı "kapalı" mı olduğu ya da bir kedinin "ölü" mü yoksa "canlı" mı olduğu gibi.
Kuantum bilgisayarlarla klasik bilgisayarlar arasındaki temel farklardan biri de budur. Elbette kübitlerin e-posta veya WhatsApp mesajları gibi alışık olduğumuz veri türlerini göndermek için kullanılamayacak olması sürpriz değil. Ancak bazı geniş uygulamalarda büyük fırsatlar yaratacaktır.
KUANTUM ANAHTARI DAĞITIMI NE İŞE YARAR ?
Geleneksel iletişimde çoğu veri, göndericiye ve alıcıya paylaşılan bir gizli anahtar dağıtılarak ve ardından mesajı şifrelemek için bu genel anahtar kullanılarak güvence altına alınır. Alıcı daha sonra verinin kodunu çözmek için bu anahtarı kullanabilir. Günümüzün çoğu klasik iletişiminin güvenliği, bilgisayar korsanlarının kırması zor ancak imkansız olmayan anahtarlar üreten algoritmalara dayanmaktadır. Son yıllarda araştırmacılar bu iletişim sürecini kuantum mekaniği üzerinden gerçekleştirmeye çalışıyorlar. Bu kavrama kuantum anahtar dağıtımı denir.
"Siber güvenlik" adı verilen bir alanın merkezinde yer alır.
Kuantum anahtar dağıtımı, her iki tarafın da klasik veri parçasını kübitler kullanarak anahtarını şifreleyerek şifrelemesine izin vererek çalışır. Gönderen, bu kübitleri, anahtar değerlerini elde etmek için kübitleri ölçen birine iletir. Bir bakıma kübitler anahtar değerleri taşımak için kullanılıyor. Bu yaklaşımı kullanarak, üçüncü bir tarafın veri aktarımı sırasında kübitleri gizlice izleyip izlemediğini tespit etmenin kolay olacağı düşünülüyor. Çünkü bu davetsiz misafirin tek bir bakışı bile bu gizemli anahtarın parçalanmasına neden olacaktır. Kriptografların kuantum anahtar dağıtımının "kanıtlanabilir" şekilde güvenli olduğunu iddia etmelerinin nedeni budur.
KUANTUM İNTERNETİN FARKI NELERDİR ?
Geleneksel iletişimde çoğu veri, göndericiye ve alıcıya paylaşılan bir gizli anahtar dağıtılarak ve ardından mesajı şifrelemek için bu genel anahtar kullanılarak güvence altına alınır. Alıcı daha sonra verinin kodunu çözmek için bu anahtarı kullanabilir. Günümüzün çoğu klasik iletişiminin güvenliği, bilgisayar korsanlarının kırması zor ancak imkansız olmayan anahtarlar üreten algoritmalara dayanmaktadır. Son yıllarda araştırmacılar bu iletişim sürecini kuantum mekaniği üzerinden gerçekleştirmeye çalışıyorlar. Bu kavram, kuantum anahtar dağıtımı adı verilen siber güvenlik alanının kalbinde yer almaktadır.
Güvenilirlik
Kuantum anahtar dağıtımı, her iki tarafın da klasik veri parçasını kübitler kullanarak anahtarını şifreleyerek şifrelemesine izin vererek çalışır. Gönderen, bu kübitleri, anahtar değerlerini elde etmek için kübitleri ölçen birine iletir. Bir bakıma kübitler anahtar değerleri taşımak için kullanılıyor. Bu yaklaşımı kullanarak, üçüncü bir tarafın veri aktarımı sırasında kübitleri gizlice izleyip izlemediğini tespit etmenin kolay olacağı düşünülüyor. Çünkü bu davetsiz misafirin tek bir bakışı bile bu gizemli anahtarın parçalanmasına neden olacaktır. Kriptografların kuantum anahtar dağıtımının "kanıtlanabilir" şekilde güvenli olduğunu iddia etmelerinin nedeni budur.
KUANTUM İNTERNETİ SEÇMELİMİYİZ ?
Şu anda, kuantum anahtar dağıtımı oluşturmanın "olağan" yolu, kübitlerin fiber optik kablo aracılığıyla bir alıcıya tek yönlü gönderilmesini içeriyor; ancak bu, alıcı ve verici arasında kurulan protokolün etkinliğini büyük ölçüde sınırlıyor. Qubit'ler fiber optik kablolarda kolayca kaybolabilir veya dağılabilir; bu da kuantum sinyallerinin birçok hataya açık olduğu ve uzun mesafelerde iletilmesinin zor olduğu anlamına gelir. Aslında mevcut deneyler en iyi ihtimalle birkaç yüz kilometrelik menzillerle sınırlıdır. Bu konuda en kritik çözüm, iki cihaz arasında iletişim kurmak için dolaşıklık olgusunu kullanmaktır.
İki kübit etkileşime girip birbirine karıştığında birbirleriyle belirli özellikleri paylaşırlar. Kübitler dolanıklaştığında, fiziksel olarak ayrılmış olsalar bile bir çiftin bir parçacığında meydana gelen herhangi bir değişiklik, diğerinde de değişikliğe neden olur. Çünkü,İlk kübitin durumu, dolaşmış muadilinin davranışı gözlemlenerek "okunabilir". Kuantum iletişimi bağlamında, bir kübitten bazı bilgileri, ikisini birbirine bağlayan fiziksel bir kanala ihtiyaç duymadan dolaşmış diğer yarısına iletebilir.
Fiziksel Alt Yapı Zorunluluğu Kalkıyormu ?
Bu, dolaşmış bir ağ kurulduğunda, bağlı kübitlerin mesajlarını bir yerden başka bir yere iletmek için artık herhangi bir fiziksel altyapıdan geçmesine gerek kalmayacağı anlamına geliyor. Bu nedenle, iletim sırasında kuantum anahtarı üçüncü taraflarca etkili bir şekilde görünmez, ele geçirilmesi imkansızdır ve bir yerden diğerine güvenilir bir şekilde "aktarılabilir". Bu fikrin, bankacılık, sağlık hizmetleri veya uçak iletişimi gibi hassas verileri işleyen endüstriler üzerinde büyük bir etkisi olacak ve çok gizli ulusal bilgileri koruyan hükümetlerin de teknolojiyi etkili bir şekilde kullanması bekleniyor.
Kuantum İnternetin Önündeki Engeller
Bilim insanları kübitler arasında dolaşıklığın nasıl oluşturulacağını zaten biliyor ve hatta yukarıda bahsedilen kuantum anahtar dağılımını elde etmek için dolaşıklığı başarıyla kullandılar. Kuantum ağı araştırmalarında uzun süredir başarılı olan Çin, uydu tabanlı dolaşma konusunda önemli araştırmalar gerçekleştirdi ve kurduğu dolaşmayla son dönemde 1.200 kilometrelik kuantum anahtar dağıtım mesafesi rekorunu kırdı.
1- Mühendislik Sorunu
Bir sonraki aşamada mevcut altyapı daha da genişletilecek. Ancak Dünya'daki kubitleri etkili bir şekilde birbirine bağlayabilecek büyük ölçekli "ışınlanma ağları" oluşturmak hala önemli mühendislik zorluklarıyla karşı karşıyadır. Şu ana kadar yapılan tüm deneyler yalnızca iki uç noktayı birbirine bağladı. Artık noktadan noktaya iletişim mevcut olduğundan bilim insanları, kuantum internet aracılığıyla birden fazla göndericinin ve birden fazla alıcının dünya çapında değiştirilebileceğini keşfettiler.
2- Zorluklar
Değiştirilebilecek bir ağ oluşturmaya çalışıyorlar ve yeni zorluk, uzun mesafelerde ve aynı anda birçok farklı nokta arasında çok sayıda dolaşmış kubit üretmenin en iyi yolunu bulmak. Elbette bunu söylemek yapmaktan daha kolaydır: Örneğin Çin ve Amerikan ekipmanları arasındaki karışıklığı sürdürmek, yeni yönlendirme protokollerinin yanı sıra ara düğümler geliştirmeyi gerektirecektir.
3- Ulaşım
Bu anlamda Çin bu hedefine uydu teknolojisi aracılığıyla ulaşmayı seçerken, şu sıralar dolaşık kübitlerin mesafesini artırmak için kuantum tekrarlayıcılardan oluşan bir ağ oluşturmaya çalışan ABD Savunma Bakanlığı'nın tercih ettiği yöntem ise fiber optik teknolojisi oluyor. Amerika Birleşik Devletleri'nde parçacıklar, kuantum tekrarlayıcılara ihtiyaç duyulmadan Chicago'nun 84 kilometrelik "kuantum döngüsü" boyunca fiber optik aracılığıyla hala dolaşık durumda ve ağ, 130 kilometrelik kuantum testi oluşturmak için yakında laboratuvarlarda yeniden oluşturulacak.
Avrupa Birliği de, kuantum internet için bir strateji geliştirmek üzere 2018'de Kuantum İnternet Birliği'ni kurdu ve araştırmacılar, 50 kilometreden fazla mesafede dolanıklığı gerçekleştirdi.
Son düzenleme:
