Fizik doğuştan gelen avantajlar sağlar, gelecekteki uydu şifreleme teknolojisinin, kuantum dolaşıklık uygulamalarının anahtarıdır.
Kuantum İletişim Teknolojisi
Ağ bir ülke için çok önemlidir ve ağın güvenliği en önemli şeydir.Şimdi tüm ülkelerin kendi askeri düzeyde şifreli uyduları var, ancak bu alanda en çok bahsetmeye değer yer Kuantum iletişim teknolojisi ve şimdi birçok Hint-Pasifik ülkesi ilgili teknolojileri geliştirdi.
Kısacası, uydu iletimi yoluyla kuantum iletişimi, iki farklı teknik alanın birleşimidir, yani kuantum mekaniği ve uydu iletişimi kombinasyonuna dayanmaktadır. Kuantum iletişimi, bilgi taşıyan hafif parçacıkların ve kriptografik yöntemlerin (kuantum anahtar dağıtımı gibi) iletilmesi yoluyla gerçekleştirilecektir Bu şifreleme yöntemi ideal koşullarda kırılamaz. Kuantum mekaniği yasalarına göre, bir hacker bilgi çalmaya çalıştığında, iletişim için kullanılan fotonların durumu anında değişecek ve bir uyarı sinyali oluşturacaktır. Genel olarak, çeşitli ülkelerde güvenli iletişim talebi artmaktadır, bu nedenle bu teknoloji, gelecekte en umut verici çözümlerden biri olarak kabul edilmektedir.
Küresel uydu iletişim pazarı, esas olarak genel uzay faaliyetlerinin genişlemesi nedeniyle, ancak aynı zamanda savunma kurumları, ticari havayolları ve petrol ve gaz şirketleri gibi kuruluşlardan gelen hizmetlere olan talebin artması nedeniyle büyüyor. Bu kuruluşların uzak alanlara iletişim hizmetlerini yerleştirmesi gerekir ve bu alanlarda nadiren fiber optik ağlar veya hücresel kuleler bulunur. Operasyonel verimliliği artırmak, iş güvenliğini sağlamak ve çalışanlar ve yolcular için ağlar sağlamak için yerden havaya uydulara ihtiyaçları vardır. Çalınmak için bir kuantum uyduya ihtiyaç vardır.
Kuantum iletişimi ve uzay tabanlı ağlar tamamlayıcı bir şekilde çalışabilir, ancak kuantum iletişiminin ana sorunu şu anda mesafedir Uzaklık faktörleri, iletişim sinyallerinin optik lifler içinde veya atmosferde dağılmasına neden olabilir. Bununla birlikte, iletişim bağlantısı bir boşlukta inşa edilirse, sinyal zayıflaması azaltılabilir. Benzer şekilde, birçok uydu iletişimi sağlayıcısı siber tehditlerin daha fazla farkına vardıkça, güvenli kuantum iletişimi gelecekteki seçim haline gelecektir.
Uydu operatörü Eutelsat ve üretici Airbus ile işbirliği içinde geliştirilen bir kuantum uydusu olan ESA
Kuantum iletişimi alanında çeşitli ülkelerin sıkı çalışması
Batılı ülkelerin bu alanda güvenilir bir araştırma ve geliştirme geçmişine sahip olmalarına rağmen, diğer ülkelerin ilgili alanlardaki çabaları göz ardı edilemez. Çin, Dünya'nın yüzeyi ile uyduları arasında kuantum ağı kuran ve foton ileten ilk ülkedir. Bu deney, Çin'in bu alandaki görünürlüğünü artırmıştır. Çin'in ilk kuantum uydusunun adı Micius ve bu uydu, 2017'de kuantum şifreli video konferans düzenlemelerini sağlamak için Çin ve Avusturya'daki iki araştırma kurumunu birbirine bağladı.
Hint-Pasifik bölgesinde, Singapur kuantum uydu iletişimi alanında bir başka liderdir.Singapur Ulusal Üniversitesi, kuantum düğümlü bir nano-uydu geliştirmiştir. Bu uydu, 2015 yılında bir Hint taşıyıcı roket tarafından fırlatılmıştır. Bu kuantum uydusu bile 2016'da Çin'in Micius kuantum uydusunun fırlatılmasından daha erken. Nanosatellit, Dünya'dan uzaya kuantum ağı oluşturmak için kullanılabilecek fotonları başarıyla yarattı.
Airbus, ESA ve Eutelsat uydu üreticileri, uydunun ana modülü olan yeni bir çığır açan çok ışınlı aktif anten kuantum uydusu oluşturmak için işbirliği yaptı.
Japonya Ulusal Bilgi ve İletişim Teknolojileri Enstitüsü NICT, Japonya'da bilgi ve iletişim alanındaki ana araştırma ve geliştirme kurumudur. 2017 yazında, yerden uzaya kuantum iletişim uydularının gösterimini başarıyla gerçekleştirdiler. Pazar genelinde uydu fırlatma, üretim ve işletme maliyetlerindeki artış göz önüne alındığında, yüksek performanslı küçük yükler daha rekabetçi hale gelecektir ve bu alan, uydu uygulamaları için daha fazla potansiyel yaratabilir.
Hindistan da kuantum uydularla çok ilgileniyor. Hindistan hükümeti tarafından finanse edilen iki araştırma kurumu ortaklaşa bir kuantum iletişim ağı geliştirmeye hazırlanıyor. Bangalore'daki Raman Enstitüsü ve Hindistan Uzay Araştırma Örgütü, 2017 yılının sonunda benimsemeyi amaçlayan bir işbirliği mektubu imzaladı. Uydu bir kuantum iletişim ağı kurar. Bu, Hindistan'ın bu alandaki ilk adımıdır ve Hindistan, benzersiz taşıma kapasitesine ulaşma çabalarını hızlandıracaktır.
Çinin 600 kg kuantum uydusu, dolaşık fotonlar üreten bir kristal içerir. Uydunun merkezi, birbirine dolanmış foton çiftleri üreten bir kristaldir.
Güney Koreli bilim adamları, hükümetin kuantum iletişim araştırma ve geliştirme eksikliğinden endişe duyuyor ve özel sektörü şu anda aktif olarak ilgili çalışmaları yürütüyor. Ülkenin tek uydu hizmeti sağlayıcısı olan KT SAT'ın CEO'su Won-Sic Hahn, uydu ağları ve kuantum kriptografi arasındaki teknolojik uyumluluğu kullanarak rekabetçi hizmetler geliştireceğini söyledi. Birçok medya raporu, Kuzey Kore'nin de kuantum iletişim teknolojisinin geliştirilmesine katıldığını belirtti. Bununla birlikte, Kuzey Kore'nin geliştirme aşamasında ne kadar ileri gittiği ve Kuzey Kore'nin uydu bağlantı seçeneklerini keşfetmek için yeterli kaynağa sahip olup olmadığı net değildir.
Gelecekte ana şifreleme teknolojisi haline gelin
Çeşitli ülkelerin dinamiklerini görünce, şimdi bir sorumuz olmalı, kuantum uydular hackerları gerçekten önleyebilir mi? Gerçekten yeterince güvenli mi? Cevap şu ki, mevcut kriptografiden daha güvenli, ancak kuantum uydularının şu anki aşamasında çözülmesi gereken birçok sorun var. Teoride, kuantum mekaniğinin kendisi en güvenli iletişimi sağlayabilir, ancak ekipman veya yazılım açıkları olmadan uzak bir ağ kurmak için hala büyük zorluklar vardır. Bu tür ağları kurmanın ve çalıştırmanın maliyetini düşürmek başka bir konudur ve teknolojiyi günlük hayata uygulamak için daha fazla araştırma ve geliştirme çalışmasına ihtiyaç vardır.
Bu, bilim adamlarının ışık akısı en az bir lazer diyotu tarafından üretilen dolaşık bir foton çifti ışık kaynağı oluşturduğu ve daha sonra bilim adamının kHz sonrası sinyal kaynağını üç büyüklük sırası artıracağı zamandır.Bu aynı zamanda Sagnac tasarımı olarak da bilinir.
Sıradan şifreler, verileri korumak için şifreleri ayarlamak için aslında özel sayı ve harf kombinasyonları gibi şifreleme anahtarlarını kullanırken, kuantum iletişimi şifreleme için kuantum dolanıklığını kullanır. Kuantum dolaşıklığı, iki veya daha fazla parçacığın tamamlayıcı kuantum durumlarına kaynaşmasıdır davranışı. Bu durumda, parçacık bağımsız olarak tanımlanamaz, aksine, parçacık, gözlendiğinde çökecek ve bir durumu değiştirecek olan puslu bir paylaşılan kuantum halinde var olacaktır. Bu nedenle, kuantum şifreleme, olası kulak misafiri olanları tespit etmek için bu işlevi kullanır.Gizli dinleyicilerin varlığı, kuantum durumunun çökmesine neden olur, bu nedenle kulak misafiri olanlar veri elde edemez. Ek olarak, kuantum mekaniğinin karmaşıklığı, kuantum dolanıklığının ürettiği kuantum anahtarını tersine çevirmeyi neredeyse imkansız hale getiriyor.
Spesifik olarak, kuantum şifreleme teknolojisinin dağıtımını, QKD olarak da bilinen kuantum anahtar dağıtımı süreci olarak görebiliriz. Kuantum anahtarı, parçacıkların (genellikle hafif parçacıkların) bulanık özelliklerini kodlar ve mesajın şifresini çözmek için gereken bilgileri gönderir. Anahtarı çalmaya çalışan bir kulak misafiri, bunu yapmak için bu parçacıkları ölçmelidir. Gizli dinleyicinin bu ölçüm davranışları, parçacıkların davranışını değiştirir ve tespit edilebilir hatalar ortaya çıkarır.Sistem, kullanıcıyı anahtarın çalındığı ve bilgileri kodlamak için kullanılmaması gerektiği konusunda uyarır.
Bu tutarlı bir fotonik arayüzdür. Olgun kuantum teknolojisi, çeşitli fiziksel sistemleri hibrit bir mimaride karıştıracak ve bunları fotonik yoluyla birleştirecektir. Tutarlı fotonik arayüz, kuantum bellek ile uçan kübitlerin dalga boyunu ve spektrumunu eşleştirebilir
QKD prensibi
Aslında, QKD'de, bilgileri korumak için bazıları uzun mesafeli kuantum bağlantıları (dolaşıklık denir) kullanan birçok değişken vardır. Dolaşıklık, iki parçacığın birbirinden ne kadar uzakta olursa olsun tek bir varlık gibi davranmasına neden olur. Bir parçacığı istila eden ortağı, evrenin diğer ucunda bile anında tepki vererek, kulak misafiri olan kişinin çalmak istediği verileri ortaya çıkaracaktır.
Artık QKD sistemi gerçek oluyor. İlk kuantum anahtar dağıtım süreci, Viyana'daki araştırmacıların 3.000 Euro'luk bir depozitoyu banka hesaplarına aktarmak için dolaşık fotonları kullandıkları 2004'te gerçekleşti. Ticari QKD sistemi, kar amacı gütmeyen Ar-Ge organizasyonu Battelle'nin şifreli fotonlarla korunan bir kuantum optik fiber ağı kurmasıyla 2013 yılında Amerika Birleşik Devletleri'ne girdi. ID Quantique tarafından geliştirilen sistem, teknolojisini 2007 Cenevre ulusal seçimlerinin sonuçlarını korumak için kullandı.
Surrey Satellite Technology Co., Ltd., yörüngede tamamen yeniden yapılandırılabilen dünyanın ilk sabit kuantum uydusu olan Eutelsat kuantum uydu platformunun yapımını tamamladı.
Diğer QKD şemaları ile karşılaştırıldığında, dolaşıklık ek güvenlik sağlayabilir. QKD, kullanılan ekipmanın güvenilir olmasını gerektirmesine rağmen, dolaşıklık, güvenilmeyen cihazlarda bile güvenli kalabilen cihazdan bağımsız şifrelemenin kapısını açar. Oxford Üniversitesi'nde bir profesör ve Kuantum Kriptografi Merkezi'nde bir kuantum kriptografi uzmanı olan Artur Ekert, "Standart bir iş modeli haline gelmek için hala uzun bir yol var, ancak kuantum şifreleme alanı beklediğimden daha hızlı gelişiyor" dedi.
Kalkana mızrakla sürekli gelişen bir güvenlik ile saldırın
Ama bunu söyledikten sonra, dünyada mutlak bir güvenlik yok. İlk ticari kuantum kriptografi sistemi 2000'lerin başında ortaya çıktığından beri, kriptograflar defalarca onu kırmaya çalışıyorlar ve bu girişimler de çok başarılı oldu. Bu saldırılar, dolaşık parçacıkların kendileri yerine, kuantum bilgi göndermek için kullanılan ekipmandaki kusurlardan yararlanır.Bilim adamları kalkana mızrakla saldırır.Bunu yaparken, fizik yasaları mükemmel güvenlik sağlasa bile ekipmanın asla mükemmel olmayacağını gösterir. . Bu kusurlar, istismar edilebilir boşluklar yaratır. Böylece kuantum fizikçileri hızlı tepki verdi ve ekipmana dayanmayan yeni bir protokol formüle etti. Cihazdan bağımsız kuantum kriptografi, cihaz mükemmel olmadığında bile mükemmel güvenlik sağlayabilir, ancak şimdilik hala kırılabilir ...
Imperial College London'daki bilim adamları, uydu GPS olmadan yönleri gösterebilen bir kuantum pusulasını başarıyla geliştirdiler. Bu, Birleşik Krallık'ta navigasyon için kullanılan ilk kuantum ivmeölçer olacak
Çoğu kuantum şifreleme sistemi, bilgiyi şifrelemek için fotonları kullanır.Bu işlem, fotonların kuantum özelliklerini ölçmenin taşıdığı bilgiyi her zaman değiştireceği sorununa dayanır. Bu nedenle, kuantum kriptograflar bu tür bir sistemi kırmanın bir yolunu buldular.Kullandıkları bir dezavantaj, verilerin genellikle bir fotonun polarizasyonunda kodlanmasıdır. Dikey polarizasyona sahip bir foton 1 olarak kodlanabilir ve yatay polarizasyona sahip bir foton 1 olarak kodlanabilir. 0. Bir yöntem, dahili polarizörü yansıtması için cihazı yüksek enerjili bir lazerle aydınlatmaktır. Yansıma, şifrelenmiş verileri alabilen çıktı fotonlarını polarize etmek ve kodlamak için kullanılan yönü ortaya çıkarır. Bu sorunu çözmek için fizikçiler bu yansımaları önlemenin bir yolunu buldular.
Bundan sonra, kuantum kriptograflar, kuantum şifreli iletişimlere saldırmanın, yansımaya dayanmayan yeni bir yolunu keşfettiler. Bu yeni teknolojinin anahtarı, lazer boşluğuna farklı frekanslardaki fotonları enjekte ederek lazer frekansını değiştirme yöntemi olan enjeksiyon kilitleme adı verilen bir efekttir.Frekans farkı küçükse, lazer sonunda fotonlarla rezonansa girecektir. Bu saldırı ve kırma yönteminin başarı oranı% 79.63'e ulaşabilir.
Bilim adamları kalkanlara saldırmak için neden her zaman mızrak kullanıyorlar? Bunun nedeni, bu cihazların mükemmel olmamasıdır. Bu deneyler sayesinde, kuantum kriptografide ekipmanla ilgili hala birçok kusur olduğu sonucuna varabiliriz.Çok pahalı kuantum uydu şifreleme teknolojisine ek olarak, bu fiziksel güvenlik açıkları da kuantum iletişim şifrelemesinin büyük ölçekte ticarileştirilememesinin nedenidir. Bununla birlikte, gelecekte, kuantum iletişim şifreleme teknolojisinin sürekli gelişimi ve çoklu alanların entegrasyonu ile kuantum şifreleme teknolojisinin kırılması, mevcut iletişim şifreleme teknolojisinden daha zor olmalıdır. Böylece kuantum iletişim şifrelemesinin ve kuantum uydularının gelecekteki gelişimini de dört gözle bekleyebiliriz ve gelecek beklenebilir.
