Bilim İnsanları Lazer Enerjili Ultra Hızlı Rakam Üreticisi Geliştirdi

Tek entegre devreye dayanan ucuz bir lazer kullanan bilim insanları, mevcut en hızlı rastgele rakam üreticilerinden yaklaşık 100 kat daha hızlı bir jeneratör geliştirmeyi başardı. “Massively parallel ultrafast random bit generation (Devasa paralel ultra hızlı rastgele bit üretimi) şeklinde adlandırılan yeni sistem, siber korsanların gelişen teknolojilerle hedef aldığı son derece hassas verileri ve finansal işlemleri korumak adına şifreli anahtar oluşturmak için kullanılabilir.

Rastgele rakamlar, şifrelemede kritik önem taşıyor: Bir şifre ne kadar rastgele rakamlardan oluşmuş ise matematiksel yöntemler ile şifreyi kırmak o kadar zorlaşıyor. Bu sebeple tercih edilen rastgele rakam üreticileri oluşturdukları bit dizinleri ile çok güçlü şifreli anahtarlar oluşturabiliyorlar.

Rastgele rakamlar seçmek için bazıları binlerce yıl öncesine uzanan birçok yöntem mevcut. Bunlar arasında zar atmak veya yazı-tura yapmak da bulunuyor. Bir zar veya para fırlatıldığında sonucu kestirmenin mümkün olmaması, modern şifrelemenin mantığını oluşturuyor.

Öte yandan, veri güvenliği talebini karşılamak adına manuel rastgele sayı üretimi yeterli olamıyor. Yüksek sayıda rastgele sayıyı üretebilmek için bitlere yani rakamlara dönüştürme yapan yeni teknolojiler geliştiriliyor. Doğal bir olay, bu şekilde tahmin edilemez bir davranışa dönüştürülüyor.

Teknik okuma…

Çok küçük kuantum fotonlarından oluşan lazerler, şifrelemenin dayandığı kaotik ve kestirmesi mümkün olmayan davranışı yansıtıyor. Lazeri oluşturan parçacıkların rastgele titreşimleri, bir bilgisayar tarafından tespit edilerek rakam dizinlerine dönüştürülebilir.

Lazerlerin rastgele rakamlar oluşturma özelliği geçmişte denenmiş olsa da, kullanılan teknolojiler kısıtlı kalmıştı. Lazer tabanlı sistemler çok sayıda rakamı çok hızlı oluşturamadığı gibi tek bir lazer ışınından eşzamanlı rakamlar üretemiyor.

Yale Üniversitesi’nden araştırmacılar, “fiziksel rastgele rakam üreticilerinin hızlı olmamasının ana sorun olarak belirdiğini” ifade ediyor. Ek olarak, tek bir bit/rakam dizini oluşturulabiliyor ve rakam üretme hızı düşük kalıyor.

Bilgisayar ağlarının günümüzde giderek genişlediği ele alındığında, güvenlik talebini karşılamak adına daha hızlı rakam üretebilen teknolojilere yönelik talep de artıyor. Araştırmacılar, yaptıkları çalışmada lazer oyuğu kum saatini andıran tek bir lazer geliştirdi. Lazer ateşlendiği zaman, ışın dalgaları kum saatinin kenarlarından sekiyor ve cihazın içinde sürekli gezinen bir döngü oluşturuyor. Işındaki kuantum parçacıklarının dalgalanması hızlı çekim yapan bir kamera ile kaydedildi ve bilgisayar aracılığı ile rastgele rakam dizinlerine dönüştürüldü.

Yeni tasarım, ışınlar için yansıtıcı rolü oynarken, rastgele bitlerin parallel olarak üretilmesini sağlıyor. Işın tabanlı rastgele rakam jeneratörleri alanında tek bir lazer diyotu kullanılarak yapılan araştırma bir ilki temsil ediyor.

Artırıcı sistemi kullanarak uzmanlar ölçek ve hız olarak daha güçlü bir rakam jeneratörü elde etmeyi başardı. Çalışmada, bir saniye içinde 250 terabit (veya 250.000 gigabit) rakam üretildi. Bu miktar, günümüzdeki en hızlı sistemlerin yaklaşık 100 katına eşit.

Uzmanlar, rastgele rakam üretiminde yeni bir sayfanın açıldığını belirtirken, geliştirilen yeni yöntemde henüz limite ulaşmadıklarını not düştü.

Teknolojinin en üst seviyede kullanılabilmesi için lazer ve foto dedektörler ile entegre çalışacak ve ölçümleri gerçek zamanlı bilgisayara iletecek bir işlemci gerekiyor.

Rastgele rakam geliştirme alanında birçok şirketin yeni teknolojiler geliştirmeye çalıştığı biliniyor. Britanya merkezli Nu Quantum şirketi, ışığın kuantum parçacıklarını yayacak ve tespit edecek bir cihaz üzerinde çalışıyor. Teknolojide ilerleme elde edilirse, gelecekte büyük ölçekli kuantum bilgisayarların inşa edilebileceği belirtiliyor.