Kuantum Teknolojisiyle Mükemmel Rastgelelik Üretildi

Bilim insanları, kriptografi ve dijital güvenlik sistemleri için kritik öneme sahip “mükemmel rastgelelik” üretmeyi başardı. ETH Zürih ekibi, birbirine dolanık süper iletken kuantum bitleri kullanarak dünyada ilk kez sertifikalı biçimde kusursuz rastgele sayı üretildiğini açıkladı.

Dijital dünyanın güvenliği büyük ölçüde tahmin edilemeyen sayılara dayanıyor. Şifreleme sistemlerinden dijital kimliklere, çevrim içi çekilişlerden blokzincir işlemlerine kadar birçok alanda rastgele sayı üretimi hayati öneme sahip. Ancak geleneksel rastgele sayı üreteçleri, ne kadar gelişmiş olursa olsun küçük sapmalar ve gizli örüntüler taşıyabiliyor.

ETH Zürih’ten fizik profesörleri Renato Renner ve Andreas Wallraff liderliğindeki araştırma ekibi, bu sorunu kuantum fiziğiyle aşmayı hedefledi. Araştırmacılar, süper iletken kuantum bitleri kullanarak yalnızca istatistiksel olarak rastgele görünen değil, fiziksel olarak da sertifikalanabilir rastgelelik üreten bir sistem geliştirdi.

KUANTUM DOLANIKLIK KULLANILDI

Deneyde mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara kadar soğutulan iki süper iletken çip kullanıldı. Her çip, klasik bilgisayarlardaki bitlerin kuantum karşılığı olan birer kübit gibi çalıştı.

Bu iki çip, yaklaşık 30 metrelik süper soğutulmuş bir tüple birbirine bağlandı. Mikrodalga fotonları bu tüp üzerinden ilerleyerek iki kübit arasında kuantum dolanıklık oluşturdu. Dolanıklık, iki parçacığın birbirinden uzak olsa bile tek bir sistem gibi davranabildiği kuantum mekaniğinin en sıra dışı özelliklerinden biri olarak biliniyor.

Araştırmacılar çipleri yaklaşık 30 metre ayrı tutarak ölçüm sırasında ışık hızındaki bir sinyalin bile iki kübit arasında zamanında gidip gelemeyeceği bir düzenek kurdu. Böylece ölçüm sonuçlarının birbirini klasik yollarla etkilemesinin önüne geçildi.

SAPMALAR TEMİZLENDİ

Deneyin dikkat çekici tarafı, sistemin tamamen kusursuz bir başlangıç noktasına ihtiyaç duymaması oldu. Ekip, ölçümlerin nasıl yapılacağını belirlemek için önce kusurlu bir rastgele sayı üreteci kullandı. Ardından kuantum ölçümlerinden elde edilen sonuçlar özel bir algoritmayla işlendi.

Bu yöntemle başlangıçtaki küçük sapmaların “temizlenebildiği” ve ortaya çıkan sıfır-bir dizisinin sertifikalı biçimde rastgele olduğu gösterildi. Yani sonuçlar yalnızca testlerden geçmiş gibi görünmüyor; kuantum fiziğinin kuralları sayesinde gerçekten öngörülemez kabul ediliyor.

Renner’a göre yöntemin bir başka avantajı da düşük hesaplama maliyeti. Çünkü rastgelelik, karmaşık yazılım hesaplamalarıyla değil, doğrudan kuantum bitlerinin ölçülmesiyle üretiliyor.

ŞİFRELEME DEĞİŞEBİLİR

Araştırmacılar bu gelişmeyi, zaman ölçümünde atom saatlerinin oynadığı role benzetiyor. Nasıl atom saatleri diğer sistemler için fiziksel bir referans noktası sağlıyorsa, kuantum tabanlı bu sistem de dijital güvenlikte güvenilir bir rastgelelik kaynağı haline gelebilir.

Buluşun mesaj şifreleme, dijital kimlik doğrulama, piyango ve çekiliş sistemleri, blokzincir işlemleri ve güvenli ağ mimarilerinde kullanılabileceği belirtiliyor.

Yine de teknolojinin yaygın kullanıma girmesi hemen beklenmiyor. Deneyde kullanılan sistemin mutlak sıfıra yakın sıcaklıklarda çalışan süper iletken çiplere ihtiyaç duyması, şimdilik pratik kullanımın önündeki en büyük engellerden biri. Ancak araştırma, dijital güvenlikte “tahmin edilemezlik” arayışında önemli bir kuantum eşiğinin aşıldığını gösteriyor.