Kuantum kriptografi
Giriş

Bundan 2000 yıl önce Sezar'ın mesaj şifreleme için kullandığı 3 harf kaydırmalı kripto tekniği kullanılan ilk şifreleme tekniği olmasa da günümüzde kullanılan şifreleme tekniklerine benzerliğiyle bir ilk sayılabilir. O tarihten bugüne çok şey değişti ama insanoğlunun gizli mesajlarını saklama duygusu değişmedi, değişmeyecektir de. Her dönemde farklı şifreleme teknikleri kullanılsa da kriptografi alanındaki asıl gelişmeler süper bilgisayarların icat edildiği son dönemlere dayanmaktadır. Ama halen uygulanabilirliği kolay fakat çözülmesi imkânsız olan bir şifreleme tekniği geliştirilememiştir. 3DES, AES, RSA gibi popüler algortimaların çözülmesi her ne kadar evrenin yaşı kadar yıl gerektiriyorsa da matematiksel olarak çözülebilir durumdadır. Kuantum kriptografisi şifrelemede kullanılan anahtar değişim protokolü ile ön plandadır. Yani kuantum kriptografi tekniği mesajın iletilmesinden çok mesajın şifrelenmesinde ve şifrelenmiş mesajın çözülmesinde kullanılan anahtarın(tek kullanımlık-on time pad-) güvenilir bir biçimde alıcı ve verici arasında değişimi ile ilgilenir. Zaten günümüzde kullanılan birçok şifreleme algoritması herkes tarafından bilinmektedir. Örneğin AES ve DES gibi simetrik şifreleme algoritmaları ile şifrelenmiş metinler ters yönde çalışan fonksiyonlarla birbirine bağlı ve paralel çalışan on binlerce bilgisayarla çözülebilmesi teknik olarak mümkündür. Günümüzde kullanılan bu şifreleme algoritmalarındaki temel hedef şifreli metni çözmeyi geciktirmek ve dolayısıyla değersiz hale getirmek. Söz gelimi 2000 yılında askeri amaçlarla şifrelenmiş gizli bir metnin 1 milyon yıl sonra çözülmesinin bir değeri olmayacaktır. Bu yüzden bu tür şifreleme algoritmalarında mümkün olduğunca büyük şifreleme blokları, fazla sayıda bit içeren anahtarlar ve karmaşık matematiksel fonksiyonlar kullanılır. Görüldüğü üzere şifreleme algoritması ne kadar karışık olursa olsun şifrelemede kullanılan anahtar ele geçirildiği zaman şifrenin hiçbir önemi kalmamaktadır. Bu yüzden kriptolojinin en önemli inceleme konusu anahtar iletimi ve anahtar iletiminde kullanılan protokollerdir. Şifrelemede kullanılan anahtar iletimi ile ilgili son zamanlarda çok sayıda algoritma geliştirilmiştir. Ancak bu algoritmalar %100 güvenli değildir. %100 güvenlikten kasıt, alıcı ve verici arasına giren bir kişinin kendisini fark ettirmeden anahtarı tamamıyla elde etmesinin önüne geçilmesidir.
Kuantum kriptografi %100 güvenliği şimdilik sağlamaktadır. Yani alıcı ve verici arasındaki anahtar değişim kuralını güvenli hale getirir. Kuantum kriptografi tekniği temel bir fizik kanunu olan Heisenberg'ün belirsizlik ilkesine dayanmaktadır. Bu ilkeye göre kuantum mekaniğinin temel ögesi olan bir foton'un aynı anda iki özelliği bilinemez. Bu da iletişim kanalındaki bir fotonun klonlanmasını (kopyalanmasını) imkânsız hale getirmektedir. Kısacası günümüz teknolojisinde fiber optik ağ üzerindeki bir fotonun yeni bir kopyası çıkarılamaz. İşte kuantum kripto tekniği fotonun bu özelliğinden faydalanarak güvenli bir anahtar iletimi sağlar. Birazdan bu anahtar iletim protokolünün detaylarını anlayabilmek için kuantum mekaniği, foton telepatisi gibi belli kavramlara bir miktar aşina olmak gerekmektedir.