Kuantum kriptografi, kriptografik görevleri yerine getirmek için kuantum mekanik etkilerine ve özelliklerine dayanan kriptografik sistemleri ifade eder. Bu, modern bilgisayarlarda kullanılan klasik kriptografinin tersidir. Kuantum kriptografisinin temel gerekliliklerinden biri, bir kuantum bilgisayarının kullanılmasıdır; standart bir bilgisayar kullanılarak gerçekleştirilemez.
QKD
Kuantum kriptografisindeki ana alan QKD'dir. QKD, Kuantum Anahtar Dağıtımı anlamına gelir. Tamamen kuantum şifreleme işlemi kullanmak yerine QKD, klasik bir şifreleme anahtarını güvenli bir şekilde dağıtmak için kuantum efektlerini kullanır. Bu, çok daha karmaşık kuantum algoritmaları yerine yalnızca kanıtlanmış güvenli bir kuantum iletişim sisteminin geliştirilmesi gerektiği anlamına gelir. Aynı zamanda fiziksel gereksinimleri de azaltır; teknik olarak, normal bir bilgisayarda tüm bir kuantum bilgisayar yerine yalnızca bir kuantum ağ kartı gerekir.
Kuantum mekaniği, güvenli kuantum iletişim sistemleri geliştirmeye makul bir şekilde katkıda bulunur. Yetkisiz bir üçüncü tarafın izinsiz giriş algılanmadan izleyemeyeceği kuantum iletişim kanallarıyla iletişim kurmanın yolları vardır.
Bir kuantum iletişim kanalının güvenliği de son derece asgari birkaç gereksinime indirgenebilir. Böyle bir koşul, iki meşru tarafın birbirini doğrulamak için bir yolunun olmasıdır. Diğer bir gereklilik ise basitçe kuantum mekaniği yasalarının geçerli olmasıdır.
QKD'nin ana sorunu, önemli mesafeler boyunca kuantum bilgisini iletmenin zorluğundan kaynaklanmaktadır. Mevcut araştırma, 550 km'ye kadar optik fiberler üzerinde uygun anahtar anlaşma oranlarına izin verir. Bu mesafenin ötesinde, sinyalin gürültüde kaybolmamasını sağlamak için kuantum tekrarlayıcılara ihtiyaç vardır. Ek olarak, kuantum iletişimini kuantum İnternet üzerinden yönlendirmek zor olacaktır. Mevcut test sistemleri noktadan noktaya olma eğilimindedir.
Diğer Araştırma Alanları
Kuantum etkileri, güvensiz kuantum hesaplama alanında kullanılabilir. Burada iki taraf birbirine güvenmeden işbirliği yapabilir. Kuantum sistemi, her iki tarafın da diğerinin hile yaptığını kanıtlayabileceği şekilde tasarlanabilir. Ancak bu yöntemler, özel görelilik gibi kuantum olmayan etkilere de dayanır.
İki hasım gizli anlaşma yapsa bile bir alıcının belirli bir fiziksel konumda bulunmasını zorunlu kılmak gibi diğer alanlarda araştırmalar devam etmektedir. Diğer planlar, hileli olma yeteneği için çok büyük sistem gereksinimleri uygulayarak, aktif olarak dürüst olmayan alıcıları bile dürüst olmaya zorlamaya çalışır. Bu tür çalışmaların çoğu, mevcut kuantum uygulamalarında zayıflıklar gösterdi, ancak çok genç bir alanda gelecekteki araştırmalar için kapıyı açık bıraktı.
Kuantum iletişimi, gerçekten güvenli olmak için birkaç şey gerektirir. İlk olarak, optik iletimlerin tek fotonları gönderebilmesi gerekir. Mevcut sistemler, çoklu fotonlar gönderen lazerleri kullanma eğilimindedir. Teorik olarak, bir düşman pek çok fotondan birini iz bırakmadan yakalayabilir. Yine de, tek foton kaynaklarının geliştirilmesinde umut verici araştırmalar var.
İkinci olarak, foton dedektörleri, bir kulak misafirinin tespit edilmeden kendilerini iletişim akışına enjekte etmesi için bir pencere açan, üretim toleransına dayalı farklılıklardan muzdariptir. Bu sorunun, sonsuz sıkı toleranslar olmadan tamamen çözülmesi imkansızdır, bu imkansız bir gerekliliktir.
Çözüm
Kuantum kriptografi, kuantum mekaniksel etkilerden yararlanan kriptografi anlamına gelir. Mevcut birincil alan, klasik şifreleme anahtarlarını iletmek için kuantum iletişim yöntemlerini kullanan Kuantum Anahtar Dağıtımıdır. Kuantum kriptografi, kuantum sonrası kriptografi ile karıştırılmamalıdır.