İsviçre'de yer alan Zürih Federal Teknoloji Enstitüsü (ETH Zürih) bünyesindeki araştırmacılar, kuantum fiziğinin temel ilkelerini kullanarak "kusursuz" rastgele sayı üretebilen bir yöntem geliştirmeyi başardı. Bilim dünyasında büyük bir heyecan yaratan bu gelişmenin, gelecekte şifreleme sistemleri, kriptografi ve dijital güvenlik teknolojilerini önemli ölçüde güçlendirebileceği belirtiliyor.
Araştırma ekibi, laboratuvar ortamında iki süperiletken kuantum çipi ve bu çiplerin arasına yerleştirilen 30 metre uzunluğunda soğutulmuş bir tüp kullanarak özel bir sistem kurdu. Bu gelişmiş düzenek sayesinde, bir kuantum bitinin (kubit) ölçümünün diğerini anında etkilediği kuantum dolanıklığından yararlanılarak tamamen onaylı ve dışarıdan müdahale edilemez rastgele sayılar üretilebildi.
Mükemmel Rastgele Sayılar Üretmek Sanıldığından Daha Zor
Dijital dünyada rastgele sayılar; veri şifreleme, dijital kimlik doğrulama işlemleri, piyangolar, blok zinciri sistemleri ve güvenli iletişim ağları gibi birçok kritik teknoloji için hayati bir önem taşıyor. Ancak günümüzde kullanılan gelişmiş rastgele sayı üreteçleri bile matematiksel olarak küçük sapmalar içerebiliyor ve bazı sayıların diğerlerinden biraz daha sık ortaya çıkmasına neden olabiliyor.
Çoğu standart kullanım alanında bu küçük farklar önemsiz kabul edilse de, siber güvenlik ve kriptografi alanında en küçük bir sapma bile siber saldırganların faydalanabileceği ciddi güvenlik açıkları yaratabiliyor.
ETH Zürih Fizik Bölümü profesörlerinden Renato Renner, konuya ilişkin yaptığı açıklamada fiziksel dünyada kusursuz bir rastgelelik elde etmenin imkansızlığına değindi. Bir zar ne kadar simetrik ve pürüzsüz olursa olsun, atıldığında yüzlerinden birinin diğerlerine göre az da olsa daha sık üste geldiğini belirten Renner, fotonlar ve ışık ayırcılar kullanılarak yapılan kuantum rastgele sayı üreteçlerinin bile sistematik hatalardan tamamen arınmış olmadığını vurguladı.
İsviçreli araştırma ekibi, bu kronik sorunu ortadan kaldırmak amacıyla kusurlu rastgeleliği onaylı kusursuz rastgeleliğe dönüştüren rastgelelik yükseltme adlı özel bir yöntem geliştirdi.
Mutlak Sıfıra Yakın Sıcaklıkta Bell Testi Uygulandı
Deney sürecinde, parçacıklar arasındaki dolaşıklığı kesin olarak doğrulamak için kuantum fiziğinde yaygın olarak kabul gören Bell testi kriterleri uygulandı. Bilim insanları, mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara kadar soğutulan iki kubiti, çipler arasında hareket eden mikrodalga fotonlarıyla birbirine bağladı.
Sistemde kubitler arasında bırakılan 30 metrelik mesafe, projenin başarısı için kritik bir öneme sahipti. Araştırmacılara göre bu fiziksel uzaklık, ölçümler sırasında hiçbir verinin çipler arasında ışık hızıyla bile hareket edememesini sağladı ve böylece rastgelelik formuna dışarıdan yapılabilecek olası tüm müdahale olasılıklarını tamamen ortadan kaldırdı.
Araştırma ekibi, ölçüm ayarlarını bilinçli olarak kusurlu bir rastgele sayı üreteci kullanarak seçti ve daha sonra, ölçümlerden elde edilen verilerin rastgelelik kalitesini maksimuma çıkaran özel bir algoritma uyguladı.
Güvenli Dijital Sistemler İçin Yeni Bir Çağ Başlıyor
Geliştirilen algoritma ve sistemin çıktısını değerlendiren Profesör Renato Renner, ortaya çıkan sıfır ve birler dizisinin artık gerçekten kusursuz bir rastgeleliğe sahip olduğunu ve bunu matematiksel olarak sertifikalandırabildiklerini ifade etti. Bu başarıyı siber güvenlik dünyasında büyük bir teknolojik eşiğin aşılması olarak nitelendiren Renner, teknik gelişmeler sayesinde ilk defa, hangi analitik yöntem kullanılırsa kullanılsın sonsuza dek mükemmel bir şekilde rastgele kalacak sayılar ürettiklerini belirtti.
Bilim insanları, geliştirilen bu kuantum teknolojisinin gelecekte tıpkı atom saatlerinin küresel zaman standardı sağlaması gibi, güvenli dijital sistemler için de dünya çapında güvenilir bir rastgelelik kaynağı haline gelebileceğini öngörüyor. Çalışmanın ayrıca, güçlü şifreleme protokollerinin tamamen yüksek kaliteli rastgele sayılara dayandığı kuantum güvenli iletişim ağlarının gelişimine de doğrudan katkı sunması bekleniyor.
