Kuantum Bilgisayarlar Siber Güvenliği Neden Tehdit Ediyor, Nasıl Korunabiliriz?

Bpawesome/iStockphoto.com

İnternette veri güvenliği için en yaygın kullanılan yöntemlerinden biri RSA (Rivest-Shamir-Adleman) algoritmasıdır. Bu şifreleme sistemi, iki büyük asal sayının çarpımını tersine çevirmenin yani bu sayıları asal çarpanlarına ayırmanın zorluğuna dayanır. Klasik bilgisayarlar için bu işlem son derece zaman alıcıdır. Ancak kuantum bilgisayarlar, Shor algoritması gibi kuantum algoritmaları sayesinde bu tür şifrelemeleri çok kısa sürede çözebilir. Bu durum, RSA gibi sistemlerin kolayca kırılabileceği anlamına gelir. Günümüzde güvenli kabul edilen e-posta ile haberleşmede, bankacılık işlemlerinde ve sağlık kayıtlarındaki gibi şifrelenmesi gereken pek çok veri, gelecekte kuantum bilgisayarlar tarafından çözülebilir hâle gelebilir. Günümüzde yaygın olarak kullanılan kimlik doğrulama sistemlerinin de kuantum bilgisayarlar tarafından aşılabileceği ve bunun kimlik sahteciliği gibi ciddi sorunlara yol açabileceği düşünülüyor.

Peki Kuantum Bilgisayarların Gücü Nereden Geliyor?

Kuantum bilgisayarların internet güvenliğini nasıl tehdit ettiğini anlamak için önce nasıl çalıştıklarını kavramak gerekir. Klasik bilgisayarlar bilgiyi yalnızca iki durumda bulunabilen bitlerle işler: 0 veya 1. Kuantum bilgisayarlar ise bu bitlerin yerini alan ve kübit adı verilen kuantum bitlerini kullanır. Kübitler, kuantum mekaniğinin temel özelliklerinden biri olan süperpozisyon sayesinde aynı anda hem 0 hem de  1 durumlarında bulunabilir. Bu özellik, belirli türden işlemlerin kuantum bilgisayarlarda klasik bilgisayarlara göre çok daha hızlı gerçekleştirilmesini sağlar.

Bu farkı bir labirentte yolunu kaybetmiş bir farenin çıkışı bulmasına benzetebiliriz. Klasik bir bilgisayar, doğru çıkışı bulmak için tüm yolları tek tek dener. Örneğin 10 farklı yol varsa ve yalnızca biri doğruysa klasik bilgisayarlar ortalama 5-6 denemede doğru yolu bulur. Doğru yolu ilk seferde bulma ihtimali elbette vardır ancak bu ihtimal çok düşüktür.

Kuantum bilgisayarda ise durum farklıdır. Bu bilgisayarlar, süperpozisyon özelliği sayesinde tüm olasılıkları aynı anda değerlendirebilir. Kullandıkları özel algoritmalar sayesinde, klasik bilgisayarların tek tek denediği yolları eşzamanlı olarak işleyebilirler. Böylece sonuca çok daha az sayıda adımda ulaşabilirler.

Sonuç olarak kuantum bilgisayar, bu tür bir problemi ortalama 2,5 denemede çözebilir. Küçük gibi görünen bu fark, yol sayısı milyonlara ulaştığında büyük bir avantaja dönüşür. Klasik bir bilgisayar milyonlarca deneme yaparken bir kuantum bilgisayar yalnızca birkaç bin adımda doğru cevaba ulaşabilir.

Andrey Suslov/iStockphoto.com

Gelecekte Güvenli İletişim Mümkün Olacak mı?

Kuantum bilgisayarların oluşturabileceği güvenlik açıklarını kapatmak için bilim insanları şimdiden çeşitli çözümler geliştiriyor. Bu yöntemlerden biri de BB84 protokolü olarak bilinen kuantum anahtar dağıtım sistemidir. Bu sistem, kuantum fiziğinin temellerinden biri olan “bir parçacığın gözlemlendiğinde durumunun değişmesi’’ ilkesine dayanıyor.

BB84 protokolünde, iki kişi aralarında bilgi iletmek için ışığın temel parçacıkları olan fotonları kullanır. Fotonların kuantum özellikleri sayesinde bu iletişimi gizlice dinlemeye çalışan biri, fotonların durumunu farkında olmadan değiştirir.  Bu değişim, sistemdeki hata oranının artmasına yol açar. Sistem bu istatistiksel değişikliği tespit ederek iletişimin gizliliğinin ihlal edildiğini anlayabilir.  

Sonuç olarak kuantum bilgisayarların tehdit ettiği veri gizliliği, yine kuantum fiziğinin sunduğu olanaklar sayesinde korunabilir. Bu da gelecekte güvenli iletişimin kuantum teknolojileriyle sağlanabileceği anlamına geliyor.

Görsel Kaynağı: ChatGPT

BB84 protokolünün basitleştirilmiş şeması.

Kaynaklar: 

• Chong, S.-K., & Hwang, T. (2010). Quantum key agreement protocol based on BB84. Optics Communications, 283(6), 1192–1195. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2009.11.007
• SpinQ. (2025, 7 Şubat). How fast are quantum computers? Key insights explained. SpinQ. https://www.spinquanta.com/news-detail/how-fast-are-quantum-computers-key-insights-explained20250207030618

Yazar Hakkında:

Sarp Aydoğan

Bilkent Üniversitesi Fizik Bölümü Lisans Öğrencisi