Texnologiyanın sürətli inkişafı dövründə, hər yeni kəşf və texnoloji sıçrayış, həyatımızın müxtəlif sahələrində dəyişikliklərə səbəb olur. Bu dəyişikliklərin ən əhəmiyyətlilərindən biri də hesablama gücündə baş verən inqilabdır. Keçmişdə yalnız elmi fantastika filmlərinin mövzusu olan kvant kompüterləri, bu gün reallığa çevrilməkdədir. Lakin bu güclü texnologiya, yalnız yeni imkanlar deyil, eyni zamanda ciddi təhdidlər də gətirir. Ən böyük təhdidlərdən biri isə mövcud şifrələmə sistemlərimizə yönəlmişdir. Bu məqalədə biz, kvant kompüterlərinin mövcud şifrələmə sistemlərini necə təhdid etdiyini və yeni, daha təhlükəsiz standartlara keçidin niyə qaçılmaz olduğunu ətraflı şəkildə araşdıracağıq.

Kvant Kompüterləri Nədir və Necə İşləyir?

Kvant kompüterləri, klassik kompüterlərdən tamamilə fərqli bir prinsip üzərində işləyir. Klassik kompüterlər məlumatı bitlərlə ifadə edir, burada hər bit ya 0, ya da 1 vəziyyətində ola bilər. Kvant kompüterləri isə kvant bitləri və ya kubitlərdən istifadə edir. Kubitlər, 0 və 1 vəziyyətlərini eyni anda saxlaya bilən superpozisiya prinsipinə əsaslanır. Bu, kvant kompüterlərinin eyni anda bir çox fərqli hesablamanı aparmasına imkan verir ki, bu da klassik kompüterlərin minlərlə il çəkəcəyi bəzi məsələləri saniyələr və ya dəqiqələr içində həll etməsinə yol açır.

Kvant kompüterlərinin işləmə prinsipinə daxil olan digər mühüm konsepsiya kvant dolaşıqlığıdır. Dolaşıq kubitlər, bir-birindən nə qədər uzaq olsalar da, bir-birinə bağlıdır. Bir kubitin vəziyyətini ölçmək, digərinin vəziyyətini dərhal müəyyən edir. Bu xüsusiyyət, kvant kompüterlərinin mürəkkəb məsələləri həll etmək üçün məlumatı inanılmaz dərəcədə səmərəli şəkildə emal etməsinə kömək edir.

Şu anda kvant kompüterləri hələ də inkişafın ilkin mərhələlərindədir. IBM, Google, Microsoft, Intel kimi böyük texnologiya şirkətləri, həmçinin müxtəlif universitetlər və tədqiqat institutları bu sahədə böyük sərmayələr yatırır. Hazırkı kvant kompüterləri hələ də kiçik sayda kubitlərə malikdir və müəyyən məhdudiyyətləri var. Lakin texnologiya sürətlə irəliləyir və yaxın gələcəkdə daha güclü və stabil kvant kompüterlərinin yaradılması gözlənilir. Bu inkişaf, bir çox sahədə inqilab yaradacağı kimi, hazırkı rəqəmsal təhlükəsizlik infrastrukturumuz üçün də ciddi bir təhdid yaradır.

Mövcud Şifrələmə Sistemləri Necə İşləyir?

Bu gün istifadə etdiyimiz internet təhlükəsizliyinin əsasını, açıq əsaslı kriptoqrafiya (Public-Key Cryptography) təşkil edir. Bu sistemlər, iki fərqli açardan istifadə edir: açıq açar (public key) və qapalı açar (private key). Açıq açar, məlumatı şifrələmək üçün istifadə olunur və hər kəslə paylaşa bilər. Şifrələnmiş məlumat isə yalnız müvafiq qapalı açarla deşifrə oluna bilər. Qapalı açar isə yalnız istifadəçinin özündə saxlanılır və heç kimlə paylaşılmamalıdır.

Bu sistemlərin təhlükəsizliyi, əsasən, böyük ədədlərin hasilini tapmağın çətinliyinə əsaslanır. Məsələn, RSA (Rivest–Shamir–Adleman) kimi ən yaygın istifadə olunan şifrələmə alqoritmləri, iki böyük baş ədədin hasilini tapmağın çətinliyinə güvənir. Klassik kompüterlər üçün bu cür böyük ədədləri hasilinə ayırmaq, praktik olaraq mümkün deyil, bu da məlumatın təhlükəsizliyini təmin edir. Eyni zamanda, elliptik əyrilər üzərində kriptoqrafiya (ECC) kimi digər alqoritmlər də mövcuddur ki, onlar da müəyyən riyazi məsələlərin həllinin çətinliyinə əsaslanır.

İnternetdə etdiyimiz bütün əməliyyatlar – onlayn alış-veriş, bank işlemleri, elektron poçt mübadiləsi, məxfi ünsiyyət – hamısı bu şifrələmə sistemləri tərəfindən qorunur. SSL/TLS sertifikatları, VPN-lər və digər təhlükəsizlik protokolları, məlumatlarımızın ötürülərkən oxunmasını və ya dəyişdirilməsini mane olur. Bu sistemlərin etibarlılığı, dünya iqtisadiyyatı və milli təhlükəsizlik üçün son dərəcə vacibdir.

Kvant Kompüterləri Hazırkı Şifrələməni Necə Təhdid Edir?

Kvant kompüterlərinin ən böyük təhdidi, hazırkı açıq əsaslı şifrələmə sistemlərinin əsaslandığı riyazi məsələləri çox sürətli şəkildə həll etmək qabiliyyətidir. Bu təhdidin mərkəzində Şorun Alqoritmi (Shor’s Algorithm) dayanır. 1994-cü ildə Piter Şor tərəfindən kəşf edilən bu alqoritm, kvant kompüterlərində tətbiq edildikdə, böyük ədədləri hasilinə ayırma və diskret loqarifm məsələlərini klassik kompüterlərdən qat-qat sürətli həll edə bilir.

Bu o deməkdir ki, kifayət qədər güclü bir kvant kompüteri yaradıldıqda, o, RSA və ECC kimi alqoritmlərdən istifadə edərək şifrələnmiş məlumatları asanlıqla deşifrə edə biləcək. Bu, təkcə gələcəkdə göndərilən məlumatlar üçün deyil, həm də hazırda saxlanan və ya ötürülən məxfi məlumatlar üçün də böyük bir təhlükə yaradır. Məsələn, dövlət sirləri, maliyyə məlumatları, şəxsi sağlamlıq qeydləri və digər həssas məlumatlar risk altında ola bilər.

Digər bir mühüm kvant alqoritmi isə Lov Grover’s Algorithmdir. Bu alqoritm, tərtibləmə (brute-force) axtarışlarını sürətləndirir. Simmetrik şifrələmə (symmetric encryption) alqoritmlərində, məsələn, AES (Advanced Encryption Standard) kimi sistemlərdə, Grover’s Algorithm axtarış müddətini təxminən iki dəfə azaldır. Bu, klassik kompüterlərlə müqayisədə təhlükəsizlik səviyyəsini bir qədər aşağı salır, lakin açıq əsaslı kriptoqrafiya qədər ciddi bir təhdid yaratmır. Çünki simmetrik açarların uzunluğunu artırmaqla bu təsirin öhdəsindən gəlmək mümkündür.

Kvant kompüterlərinin hələ tam olaraq inkişaf etmədiyi bir dövrdə, niyə bu qədər narahat olmalıyıq? Səbəb, “Kvantdan Sonra Təhlükəsizlik” (Post-Quantum Cryptography – PQC) hazırlıqlarının uzun illər tələb etməsidir. Hazırkı kriptoqrafik sistemləri dəyişdirmək, bütün dünya üzrə infrastrukturun yenilənməsini tələb edir. Bu proses, texniki, maliyyəvi və logistik baxımdan olduqca mürəkkəbdir. Buna görə də, təhdid real hala gəlmədən əvvəl, yeni standartlara keçidə başlamaq vacibdir.

Post-Kvant Kriptoqrafiya (PQC) Nədir?

Post-Kvant Kriptoqrafiya (PQC), kvant kompüterlərinin hücumlarına qarşı dayanıqlı olmaq üçün nəzərdə tutulmuş yeni kriptoqrafik alqoritmlər və protokollar toplusudur. PQC alqoritmləri, hazırkı kriptoqrafiyanın əsaslandığı riyazi məsələlərdən fərqli olaraq, kvant kompüterləri tərəfindən də asan həll edilməyən riyazi problemlərə əsaslanır. Bu yeni alqoritmlər, həm açıq əsaslı, həm də simmetrik şifrələmə üçün tətbiq olunur.

PQC sahəsində bir neçə fərqli riyazi yanaşma araşdırılır. Bunlardan ən populyarları aşağıdakılardır:

• Şüa Əsaslı Kriptoqrafiya (Lattice-based Cryptography): Bu yanaşma, çoxölçülü şüalardan (lattices) ibarət riyazi strukturlardan istifadə edir. Şüalarda müəyyən bir nöqtəni tapmaq və ya ən qısa vektoru tapmaq kimi məsələlər, kvant kompüterləri üçün də çətin hesab olunur. Bu, PQC üçün ən perspektivli sahələrdən biridir.
• Kod Əsaslı Kriptoqrafiya (Code-based Cryptography): Bu alqoritmlər, xəta düzəldən kodların (error-correcting codes) xüsusiyyətlərinə əsaslanır. Məsələn, McEliece şifrələmə sistemi bu kateqoriyaya aiddir.
• Çoxdəyişkənli Kvadratik Tənliklər (Multivariate Quadratic Equations): Bu alqoritmlər, bir neçə dəyişkənli kvadratik tənliklər sistemini həll etməyin çətinliyinə əsaslanır.
• Hash-əsaslı İmza sxemləri (Hash-based Signature Schemes): Bu sxemlər, yalnız kriptoqrafik hash funksiyalarından istifadə edir. Onlar, təhlükəsizlikləri yaxşı başa düşülmüşdür, lakin bəzi məhdudiyyətləri var (məsələn, bir açarın yalnız bir dəfə istifadə edilə bilməsi).

Milli Standartlar və Texnologiyalar İnstitutu (NIST) kimi qurumlar, PQC standartlarını müəyyənləşdirmək üçün böyük bir layihəyə imza atmışdır. Bu layihə çərçivəsində bir çox alqoritm təklif olunmuş və qiymətləndirilmişdir. 2022-ci ildə NIST, ilk PQC standartlarını elan etmişdir, bu da bu sahədə mühüm bir addımdır. Bu standartlar, gələcəkdə internetin və rəqəmsal sistemlərin təhlükəsizliyini təmin etmək üçün əsas təşkil edəcək.

Niyə Yeni Təhlükəsizlik Standartları Vacibdir?

Yeni təhlükəsizlik standartlarına keçid, bir çox səbəbdən qaçılmaz və həyati əhəmiyyətlidir:

1. Gələcək Təhdidlərin Qarşısının Alınması: Kvant kompüterləri hələ hazır olmasa da, onların gələcəkdə yaradacağı təhdidləri göz ardı etmək olmaz. Hazırkı şifrələmə sistemlərimizə əsaslanan məlumatlar, “hazırda topla, gələcəkdə deşifr et” (harvest now, decrypt later) strategiyası ilə hədəfə alına bilər. Bu, xüsusilə uzun müddət məxfi qalması lazım olan dövlət, hərbi və ya kommersiya sirləri üçün böyük risk yaradır.

2. Məlumatın Bütünlüyü və Gizliliyi: İnternetdəki əməliyyatların, kommunikasiyaların və saxlanan məlumatların gizliliyi və bütünlüyü təmin edilməlidir. Kvant kompüterlərinin mövcud şifrələməni pozması, bu əsas prinsipləri sarsıdacaq və kütləvi məlumat sızmalarına yol açacaq.

3. İqtisadi Stabilitə: Onlayn ticarət, bankçılıq, maliyyə xidmətləri kimi sahələr, güclü şifrələməyə əsaslanır. Bu sistemlərin zəifləməsi, iqtisadi itkilərə, etibarsızlığa və maliyyə sistemlərinin çöküşünə səbəb ola bilər.

4. Milli Təhlükəsizlik: Hərbi rabitə, dövlət idarəçiliyi, kritik infrastrukturun (enerji, su təchizatı, nəqliyyat) idarə olunması kimi sahələr, yüksək səviyyədə təhlükəsizliyə ehtiyac duyur. Kvant hücumları, bu sahələrdə ciddi zəifliklər yarada bilər.

5. Rəqəmsal İnfrastrukturun Yenilənməsi: Hazırkı kriptoqrafik sistemlərin dəyişdirilməsi, yalnız proqram təminatının deyil, həm də aparat təminatının, protokolların və standartların yenilənməsini tələb edir. Bu, uzunmüddətli və koordinasiyalı bir prosesdir. NIST kimi qurumların PQC standartlarını müəyyənləşdirməsi, bu keçidi asanlaşdırmaq üçün atılan mühüm bir addımdır.

Hər bir şirkət, qurum və dövlət, kvant təhdidinə qarşı hazırlıqlı olmalı və PQC-yə keçid strategiyalarını planlaşdırmalıdır. Bu, texnoloji bir tələb olmaqla yanaşı, gələcəyin rəqəmsal dünyasında təhlükəsizliyimizi təmin etmək üçün strateji bir zərurətdir.

Nəticə

Kvant kompüterlərinin inkişafı, texnologiya tarixində yeni bir dövr açır. Lakin bu inqilabi texnologiya, hazırkı rəqəmsal təhlükəsizlik infrastrukturumuz üçün ciddi bir təhdid də yaradır. Mövcud şifrələmə sistemlərimizin əsaslandığı riyazi prinsiplər, Şorun Alqoritmi kimi kvant alqoritmləri tərəfindən pozula bilər. Bu, məlumatların gizliliyi, bütünlüyü və təhlükəsizliyi baxımından kütləvi risklər yaradır.

Bu təhdidlərin öhdəsindən gəlmək üçün, Post-Kvant Kriptoqrafiya (PQC) sahəsində aparılan tədqiqatlar və yeni standartların hazırlanması böyük əhəmiyyət kəsb edir. Lattice-based, code-based və digər riyazi yanaşmalara əsaslanan PQC alqoritmləri, kvant kompüterlərinin də asan həll edə bilmədiyi problemlərə güvənərək təhlükəsizliyimizi təmin edəcək. NIST kimi qurumların PQC standartlarını elan etməsi, bu sahədə mühüm bir irəliləyişdir.

Yeni təhlükəsizlik standartlarına keçid, qlobal bir səylə həyata keçirilməli olan mürəkkəb, lakin qaçılmaz bir prosesdir. Şirkətlər, dövlətlər və fərdlər bu keçidin vacibliyini anlamalı və kvant-davamlı texnologiyalara investisiya qoymalıdırlar. Kvant kompüterləri reallığa çevrilməzdən əvvəl hazırlıqlı olmaq, gələcəyin rəqəmsal dünyasında təhlükəsizliyimizi təmin etməyin yeganə yoludur.

MÜƏLLİF Murad Əliyev