Işıktan hızlı (FTL) iletişim ve seyahat, bilgi veya maddenin ışıktan daha hızlı hareket edebileceği fikridir. Ancak Einstein’ın özel görelilik teorisine göre sadece durgun kütlesi olmayan fotonlar ışık hızından daha hızlı hareket edebilir.
Bununla birlikte, Gerald Feinberg’in 1967 tarihli “Işıktan daha hızlı parçacıkların olasılığı” başlıklı makalesinde adlandırdığı varsayımsal takyon parçacığının ışık hızından daha hızlı hareket ettiği varsayılmıştır. Yine de, eğer sadece bir fenomen olarak var olsaydı, nedensellik yasalarına aykırı olurdu ve zamanda yolculuğun gerçekten bir olasılık olduğunu gösterirdi – bilim camiasının genellikle bir teori olarak mantıksız bulduğu bir iddia.
Işıktan daha hızlı paradoksunun altında yatan temel teori ortaya konduğuna göre, şimdi sorulması gereken soru şudur: Kuantum dolaşıklık iletişimi nedir ve ışıktan daha hızlı yolculuk teorisiyle nasıl bir ilişkisi vardır?
Kuantum dolaşık ya da dolanık iletişim tam olarak nedir?
Kuantum dolaşıklık temelli iletişimi tam olarak anlayabilmek için öncelikle kuantum dolaşıklığı kavramak gerekir. Dolanıklık, iletişimin anında gerçekleştiği olgusunu ima eder ve ilk olarak Einstein, Podolsky ve Rosen tarafından “uzaktan ürkütücü eylem” olarak önerilmiştir ve kökleri 1920’lerde ve 1930’larda ilk kez geliştirilen kuantum dolanıklığı ve kuantum süperpozisyonu hakkındaki tartışmaya dayanır. Basitçe söylemek gerekirse, iki parçacık gerçek yakınlıklarından bağımsız olarak birbirine bağlandığında ortaya çıkar.
Yine de, dolanık kuantum parçacıklarının mesafeden bağımsız olarak anında etkileşime giriyor gibi görünmesine ve dolayısıyla ışık hızında hareket etmesine rağmen, modern bilimin kuantum mekaniği yorumu, kuantum dolanıklığı kullanarak veri göndermenin imkansız olduğunu göstermektedir. Kuantum dolanıklık iletişiminin güvenilir ve pratik bir modeli, işlerin zorlaştığı yerdir. Bilginin iletilebilmesi ya da haberleşilebilmesi için veri olarak gönderilmesi gerekir ki bu da kuantum dolanıklık ile mümkün değildir. Ancak, doğru olması ve kuantum dolanıklık iletişiminin gelecekte uygulanabilir hale gelmesi durumunda, kullanımları güvenli bilgi aktarımı ve algılama teknolojisi gibi alanlarda önemli bir etkiye sahip olabilir.
Ekim 2022’de El Pais, kuantum karakterlerini koruyarak tek tek parçacıkları kontrol etme ve yakalama konusundaki çalışmalarıyla 2012 Nobel Fizik Ödülünü paylaşan Fransız fizikçi Serge Haroche ile bir röportaj yayınladı. Kendisine, Alain Aspect, John F. Clauser ve Anton Zeilinger’in 2022 yılında “dolaşık fotonlarla yaptıkları deneyler, Bell eşitsizliklerinin ihlalini ortaya koymaları ve kuantum bilgi bilimine öncülük etmeleri” nedeniyle Nobel Fizik Ödülü’nü paylaşmalarının kuantum iletişim için ne anlama geldiği soruldu. Yanıtı tahmin edilebileceği gibi bilgilendiriciydi:
“[…] Son 40 yıldır, fotonlar birbirlerinden binlerce kilometre uzakta olsalar bile dolanıklık olarak bilinen maddi olmayan bir bağla bağlı kalmaya devam ettiklerinde ne olduğunu göstermek amacıyla dolanıklığın temel yönleri araştırılmaktadır. O zamanlar bu deney için herhangi bir uygulama yoktu. Bizimki gibi deneylerin izole kuantum sistemlerinin kontrol edilebileceğini göstermesi 20 yıl aldı. Günümüzde kuantum iletişimi oldukça popüler ve gelişti. İnsanlar artık bunun bir şekilde faydalı olabileceğini düşüneceklerdir.
Argüman, “belirli bir sürekli-değişken temelde, fotonlar kaynaklarından uzaklaştıkça foton dolanıklığının kendini yeniden canlandırdığı” bulgusuyla güçlendirilmiştir; bu, yukarıda bahsedilen bazı uygulamalar için kuantum bilgisinin uzun mesafelere güvenli bir şekilde gönderilmesi için geçerli olabilir.
Kuantum İletişiminin Siber Güvenlik Üzerindeki Etkileri Nelerdir?
Kuantum teknolojisi kuşkusuz siber güvenlik ve kriptografi üzerinde önemli bir etkiye sahip olacaktır. Dünyanın dört bir yanındaki devlet kuruluşları, kuantum bilgisayarların tamsayı çarpanlarına ayırmaya dayalı tüm açık anahtar sistemlerinin şifresini çözmek için Shor’un yöntemini kullanabileceği “Q-Day” için planlar yapmaya başladı bile.
Kuantum iletişimi, güvenliği sağlamak için bu kuantum durumlarının benzersiz niteliklerini kullanan, “sıfırlar ve birler “den oluşan geleneksel ikili sistemin aksine, bilginin kübit olarak bilinen kuantum durumlarında kodlanmasını gerektiren bir yöntemdir. Bunun için tipik olarak fotonlar kullanılır.
Teorik olarak sağlam ve geleceğe dönük olan kuantum anahtar dağıtımı (QKD), çok uzak mesafeler arasında güvenilir düğümler gerektirir. Şu anda, tek bir QKD bağlantısının maksimum uzunluğu yaklaşık 100 km’dir ve efektif nokta 20 ila 50 km arasındadır. Menzili artırmak için kuantum tekrarlayıcılar ve uydu-QKD üzerinde çalışmalar devam etmektedir. Tüm yaşam döngüsü maliyetleri henüz bilinmemekle birlikte, donanım entegrasyonunun ek masrafları karşılanamaz olabilir.
Öte yandan kuantum sonrası kriptografi (PQC), kuantum dolanıklığına bağlı olmayan gelecekteki güvenlik sorunlarıyla başa çıkmak için ek bir stratejidir. PQC güvenliği hala tartışmalıdır ve kafes tabanlı, kod tabanlı, hash tabanlı, süper tekil izogeniler ve çok değişkenli karesel çeşitlere sahiptir. Algoritmalar yazılım katmanında çalışır, bu nedenle bunun uzun mesafe avantajı vardır.
Bu stratejinin diğer kısıtlamaları arasında yazılımın artan bellek ve/veya zaman talepleri ve QKD gibi uygulama maliyetlerinin hala bilinmemesi yer almaktadır. Bununla birlikte, çip tabanlı kuantum güvenlik teknolojilerinin maliyetleri açıkça düşmekte olduğundan ve düşmeye devam edeceğinden, PQC algoritmaları bu senaryoda bir avantaja sahiptir.
Sonuç
Şu an itibariyle, kuantum teknolojisi ve araştırmalarındaki ilerlemeler, bir gün kuantum dolanıklık tabanlı iletişimin gerçeğe dönüşmesi, iletişim ve siber güvenliği kolaylaştırması ve tamamen yeni bir teknoloji çağını başlatması olasılığını artırıyor. Bunun şimdiye kadarki en iyi örnekleri 2022 Nobel Ödüllü Aspect, Clauser ve Zeilinger üçlüsüdür.
O zamana kadar parmaklarımızı çapraz yapıp Feinberg’in kritik takyonunun ortaya çıkmasını beklememiz gerekecek.
Kaynak: thequantuminsider – James Dargan
