Kuantum Kriptografi - Kriptografi

Kuantum şifreleme güvenli iletişim için kuantum mekaniği kullanır. Gizli dinleyicilerin şifrelenmiş iletilerin içeriğini okumasını önlemek için değişik teknikleri kullanan geleneksel şifrelemenin aksine, kuantum şifreleme, bilginin/verinin fiziğini temel alır . Gizli dinleme, fiziksel bir nesnenin ölçülmesi olarak görülebilir. Bu durumda ise verinin taşıyıcısı. Birisi kuantum süperpozisyonu veya kuantum dolaşıklığı gibi bir kuantum fenomeni kullanarak, her zaman tüm gizli dinleyicileri tespit edebilen bir iletişim sistemi yapabilir. Çünkü bilginin/verinin kuantum taşıyıcısı üzerinde yapılan ölçümler onu bozar dolayısıyla bu tür girişimler her zaman iz bırakır.

Kuantum anahtar değişimi klasik genel-anahtar şifreleme, anahtar dağıtımı için çarpanlara ayırma gibi bazı zor matematiksel problemlerin hesaplanabilme zorluğuna dayanırken, kuantum şifreleme kuantum mekaniğine dayanır. Kuantum şifreleme cihazları türüne özgü olarak tek başına bir ışık fotonunu alıp kuantum dolaşıklığı veya Heisenberg belirsizlik prensibinden faydalanır.

Belirsizlik: Ölçümün yapılışı kuantum mekaniğinin içsel bir parçasıdır, klasik fizikteki gibi sadece pasif, harici bir süreç değil. Yani onların, kendilerini gözlemeye çalışan her türlü durumda, tespit edilebilir bir biçimde tepki vermesini sağlayabilecek bilginin bir fotonun kuantum özelliği olarak kodlanması mümkündür. Bu etki ortaya çıkıyor çünkü kuantum teorisinde, belli fiziksel özellik çiftleri, biri ölçülmeye çalışıldığında diğeri bozulan bir biçimde tümleyicidir. Bu durum Heisenberg belirsizlik prensibi olarak bilinir. Genellikle kuantum şifrelemede kullanılan tümleyici iki özellik, fotonun iki polarizasyon tipidir, doğrusal ve köşegen.

Dolaşıklık: İki veya daha fazla kuantum parçacığının, mesela fotonun, fiziksel özelliklerinin güçlü bir şekilde bağıntılı olduğu durumdur. Dolaşık parçacıklar, tek başına parçacıkların durumları belirlenerek tanımlanamazlar ve tek başına parçacıkların üzerinde uygulanacak herhangi bir deneyimle erişilemeyecek bilgiyi birlikte paylaşabilirle. Bu durum, parçacıkların zaman içerisinde birbirlerinden ne kadar uzak olduklarından bağımsızdır.

İki farklı yaklaşım ile, iki farklı kuantum şifreleme protokol ortaya çıkmıştır. Birincisi herhangi birinin gizli anahtarı öğrenmesini engellemek için bilgi parçalarını şifrelerken foton polarizasyonunu kullanır ve kuantum rastgeleliğine dayanır. İkincisi ise aynı işlem için dolaşık foton durumlarını kullanır ve anahtarı tanımlayan bilginin sadece herhangi biri tarafından ölçümlendikten sonra ortaya çıktığı gerçeğine dayanır.