Günlük bankacılık işlemlerinden yazılım güncellemelerine kadar pek çok alanda kullanılan RSA-2048 şifrelemesinin, kuantum bilgisayarlara geçiş hızlandıkça daha erken bir risk haline gelebileceği öne sürüldü. Cryptology ePrint Archive’da yayımlanan bir ön çalışmada, Shor algoritması için gerekli kaynakların “kedi kubit” (cat qubit) tabanlı bir yaklaşımla yeniden tahmin edildiği ve RSA-2048 anahtarını kırma süresinin yaklaşık 3 gün seviyelerine inebileceği hesaplandı.
Shor algoritması ve “kedi kubit” ile kaynak hesabı
RSA-2048, iki büyük asal sayının çarpımından oluşan modülün uzunluğuna dayanıyor; bu nedenle anahtarı çözmek, pratikte bu asal sayıları bulmayı gerektiriyor. Shor algoritması ise 1994’te Peter Shor tarafından geliştirilen ve sayıları çarpanlarına ayırmayı kuantum hesaplama ile çok daha hızlı hale getirmeyi hedefleyen bir yöntem.
Çalışma, kriptografi alanında henüz hakem denetiminden geçmemiş bir ön çalışma olarak; Alice & Bob’un Paris merkezli araştırmacı grubunca, Shor algoritması için “kaynak tahmini”ni baştan sona ele aldığını belirtiyor. Tahminlerde, birçok kuantum bilgisayarda kullanılan transmon kubitlere alternatif olarak “kedi kubit” yaklaşımı kullanıldığı ifade ediliyor.
Kedi kubitler, küçük bir metal kutu ya da osilatör içinde hapsedilmiş fotonlardan oluşuyor. Bu tasarımın, iki ana kuantum hata türünden bit-flip (ışığın anahtarın açık-kapalı durumunu değiştirmesi gibi) hatalarını bastırma potansiyeline sahip olduğu, diğer hata türünde ise artışın daha yavaş olacağı aktarılıyor. Bu farklı hata davranışının, Shor gibi hesaplamalar için gerekli kuantum ölçeğini etkilediği vurgulanıyor.
RSA-2048 için 22 binin altında kuantumla 3 gün hesabı
Alice & Bob’un yeni tahminine göre RSA-2048 şifrelemesini kırmak için yaklaşık 22.593 kedi kubit ve yaklaşık 3,14 günlük bir çalışma süresi yeterli olabilir. Araştırmacılar, bu çalışma zamanı açısından yayımlanmış daha küçük ölçekli bir mimariye rastlamadıklarını öne sürüyor.
Bu yaklaşımın, makinenin boyutu ile çalışma süresi arasında “denge” kurmayı hedeflediği belirtiliyor. Çünkü kuantum kubit sayısı, donanımın ölçeğini ve kuantum yongaların mutlak sıfırın çok az üstünde soğutulması gibi kriyojenik gereksinimleri etkiliyor. Çalışma süresi ise kuantum sisteminin kullanışlı bir hesap üretmesi için gereken zamanı temsil ediyor.
Hızlandırma senaryosu da sunuluyor: On adet kuantum bilgisayarın birbirine bağlanmasıyla toplam 610.530 kedi kubite ulaşılması halinde RSA-2048’in yaklaşık 1,25 saat içinde kırılabileceği hesaplanıyor.
Bitcoin için de hesap yapıldı; ancak zaman penceresi kritik
Çalışmada, Bitcoin sahipliğini koruyan eliptik eğri dijital kilitlerin “etkin biçimde atlanması” için gereken kaynaklar da tahmin ediliyor. Kedi kubit sayısının 29.588 seviyesinde olduğu bir sistemin yaklaşık 61,8 dakikada bu tür bir çözümü mümkün kılabileceği aktarılıyor.
Ancak araştırmacılar, Bitcoin işlemlerinin 10 dakikalık blok süreleri içinde gerçekleştiğini belirtiyor. Bu nedenle, kripto parayı aktarım sırasında ele geçirmek isteyen saldırıların başarı için bu zaman kısıtına uyum sağlaması gerektiği ifade ediliyor; bu da saldırıların “hemen her durumda” uygulanabilir olmayabileceğine işaret ediyor.
Gerçek makineler henüz bu seviyede değil
Metin, önemli bir noktayı özellikle vurguluyor: Yaklaşık 23.000 kedi kubit ölçeğinde çalışan bir kuantum bilgisayarın bugün kimsenin elinde bulunmadığı ve buna çok uzak olunduğu belirtiliyor. Caltech’te geliştirilen en büyük sistem örneğinde, lazerler ile tuzaklanan 6.100 kubitten söz ediliyor; ancak bu sistemin işlevsel bir “hesaplama bilgisayarı” olmadığı ifade ediliyor.
Ayrıca, sıcaklık kontrolü, ölçeklenebilirlik ve kararlılık gibi birden fazla teknik zorluğun aşılması gerektiği aktarılıyor. Bu zorluklar; çok sayıda çipi birbirine bağlama ve giderek daha uzak kubitleri senkronize etme gibi adımları da kapsıyor.
Çalışmanın varsayımlarında, kedi kubitlerin bit-flip hatalarından kaçınma süresinin 100 yıl gibi uzun bir aralıkla temsil edildiği belirtiliyor. Oysa birçok kuantum kubitin kararlılığının yalnızca milisaniyeler düzeyinde kalabildiğine de dikkat çekiliyor. Kedi kubitlerde ise osilatöre daha fazla foton eklenmesiyle kararlılığın üssel biçimde artabileceği; “daha fazla kedi” yaklaşımının (Schrödinger’s litter) bununla ilişkilendirildiği aktarılıyor.
Basın açıklamasında, Alice & Bob fizikçilerinin kedi kubit kutusuna 11 foton yerleştirerek ortalama bit-flip süresinde 44 dakikalık bir dönüm noktasına ulaştığı ve standart kararlılığın milyonlarca kat iyileştirildiği ifade ediliyor. Araştırmanın sonuçlarında, bit-flip sürelerinin yaklaşık bir saate çekilmesi için kuantit sayısının yaklaşık 45.000’e çıkarılması gerekeceği hesaplanıyor.
Araştırmacılar, 2030’ların başında hem donanımın iyileşmesi hem de gerekli kaynakların azalmasıyla hesapların daha uygulanabilir hale gelebileceğine işaret ediyor. Yine de tehdidin gerçek zamanlamasının belirsiz olduğu belirtiliyor.
Çalışma, Cryptology ePrint Archive’da ön çalışma olarak yer alıyor. Haber metni, Rebecca Dyer tarafından doğrulandı ve Rebecca Dyer tarafından düzenlendi.
