Texnologiyanın sürətli inkişafı dövründə, hər bir addımımız rəqəmsal məlumatların qorunması ilə birbaşa əlaqəlidir. İnternetdə apardığımız əməliyyatlardan tutmuş, şəxsi məlumatlarımızın saxlanmasına qədər hər şey güclü şifrələmə sistemlərinə əsaslanır. Lakin, elm və texnologiyanın yeni bir qapısı açılır: kvant kompüterləri. Bu qüdrətli cihazlar, mövcud şifrələmə üsullarını köhnəldə biləcək potensiala malikdir. Bu məqalədə, kvant kompüterlərinin hazırkı şifrələmə sistemlərinə necə təhdid yaratdığını, bu təhlükənin miqyasını və gələcək üçün yeni, daha güclü təhlükəsizlik standartlarının nə üçün mütləq olduğunu ətraflı şəkildə araşdıracağıq.

Kvant Kompüterləri Nədir və Necə İşləyir?

Kvant kompüterləri, ənənəvi kompüterlərdən fundamental olaraq fərqlənən bir hesablama paradiqmasına əsaslanır. Ənənəvi kompüterlər məlumatı ‘bit’ formasında, yəni 0 və ya 1 olaraq saxlayır və emal edir. Kvant kompüterləri isə ‘kvant bit’ və ya ‘kubit’ (qubit) istifadə edir. Kubitlər, eyni anda həm 0, həm də 1 və ya bu ikisinin hər hansı bir superpozisiyası (superposition) vəziyyətində ola bilər. Bu, kvant kompüterlərinə eyni anda bir çox ehtimalı hesablama imkanı verir.

Kvant kompüterlərinin gücü, ‘kvant dolaşıqlığı’ (quantum entanglement) kimi digər kvant mexanikası prinsiplərindən də qaynaqlanır. Dolaşıqlıq, iki və ya daha çox kubitin bir-biri ilə elə əlaqəli olması deməkdir ki, birinin vəziyyəti digərlərinin vəziyyətini dərhal təsir edir, məsafədən asılı olmayaraq. Bu xüsusiyyətlər, kvant kompüterlərinə müəyyən problemləri, xüsusilə də böyük ədədlərin faktorlaşdırılması, mürəkkəb simulyasiyalar və optimallaşdırma tapşırıqları kimi məsələləri klassik kompüterlərdən qat-qat sürətlə həll etməyə imkan verir.

Hazırda kvant kompüterləri hələ inkişafın ilkin mərhələlərindədir. Böyük texnologiya şirkətləri, məsələn, IBM, Google, Microsoft və müxtəlif universitetlərin tədqiqat qrupları bu sahədə böyük sərmayələr qoyur. Lakin, bu cihazların sayı və etibarlılığı artdıqca, onların potensial tətbiqləri də genişlənir. Elm adamları və mühəndislər, kvant kompüterlərinin material elmindən tutmuş, dərman kəşfinə qədər bir çox sahədə inqilab edəcəyinə inanırlar. Lakin, ən böyük narahatlıqlardan biri, bu texnologiyanın mövcud rəqəmsal təhlükəsizlik infrastrukturuna təsiri ilə bağlıdır.

Mövcud Şifrələmə Sistemləri və Kvant Kompüterləri Qarşısındakı Zəifliklər

Bu gün istifadə etdiyimiz əksər şifrələmə texnologiyaları, əsasən iki riyazi problemin həllinin çətinliyinə əsaslanır: böyük ədədlərin baş ədədlərə ayrılması (faktorlaşdırma) və diskret loqarifm probleminin həlli. Bu problemlər, klassik kompüterlər üçün həll etmək olduqca vaxt aparan və resurs tələb edən tapşırıqlardır. Məhz bu çətinlik, məlumatlarımızı təhlükəsiz saxlamağımıza imkan verir.

Məsələn, RSA şifrələmə algoritmi, iki böyük baş ədədin hasilini tapmaq asan olsa da, bu hasilin hansı iki baş ədəddən ibarət olduğunu tapmağın olduqca çətin olması prinsipinə dayanır. Bu, məlumatlarımızı şifrələmək üçün istifadə etdiyimiz ‘açarı’ (key) təyin edən prosesdir. Kimsə bu açarı tapmaq istəsə, böyük bir ədədin faktorlaşdırılması problemini həll etməli olur.

Lakin, buradakı əsas problem, Peter Shor tərəfindən 1994-cü ildə kəşf edilmiş ‘Shor alqoritmi’dir. Bu alqoritmin kvant kompüterlərində işlədilməsi, yuxarıda qeyd olunan böyük ədədlərin faktorlaşdırılması və diskret loqarifm kimi problemləri klassik kompüterlərdən qat-qat sürətlə həll etməyə imkan verir. Bu o deməkdir ki, kifayət qədər güclü bir kvant kompüteri mövcud RSA və digər eyni prinsipa əsaslanan şifrələmə sistemlərini asanlıqla ‘sındıra’ bilər.

Bu, yalnız bank əməliyyatları və ya onlayn alış-veriş üçün deyil, həmçinin milli təhlükəsizlik, dövlət sirləri, tibbi məlumatlar və digər həssas məlumatların qorunması üçün də ciddi bir təhlükə yaradır. Əgər bu məlumatlar kvant kompüterləri tərəfindən əldə edilə bilərsə, bu, kütləvi məxfi məlumat sızmalarına və ya rəqəmsal infrastrukturun pozulmasına səbəb ola bilər.

Kvant Təhdidinin Həcmi və Zamanlaması

Kvant kompüterlərinin hazırkı şifrələmə sistemlərini təhdid etməsi, tezliklə baş verəcək bir hadisə olmasa da, onun potensial təsiri o qədər böyükdür ki, bu gün hərəkətə keçmək lazımdır. Elm adamları və təhlükəsizlik mütəxəssisləri, ‘Y2Q’ (Year 2 Quantum) adlanan bir dövrün yaxınlaşdığına inanırlar, bu da kvant kompüterlərinin mövcud şifrələməni sındırmaq üçün yetərli gücə çatacağı dövrdür.

Bu zamanlamanın dəqiq nə vaxt olacağı mübahisəlidir. Bəzi proqnozlar bunu 10-15 il içində gözləyir, digərləri isə daha uzun müddətə, 20-30 il və ya daha çox vaxt ala biləcəyini düşünür. Lakin, bir şey aydındır: kvant kompüterlərinin inkişaf sürəti sürətlidir və texnologiya gözlədiyimizdən daha tez yetkinləşə bilər.

Əlavə bir narahatlıq, ‘bir dəfə yaz, hər zaman şifrələ’ (harvest now, decrypt later) hücumu adlanır. Bu, zərərli aktyorların bu gün şifrələnmiş məlumatları toplamağa başlayıb, gələcəkdə kvant kompüterləri mövcud olduqda onları deşifrə etmək üçün saxlaya biləcəkləri deməkdir. Bu, xüsusilə uzun müddət gizli qalması lazım olan məlumatlar üçün (məsələn, dövlət sirləri, şəxsi sağlamlıq qeydləri) böyük bir təhlükədir.

Bu səbəbdən, təhlükəsizlik mütəxəssisləri, kvant kompüterlərinin tam gücə çatmasını gözləmədən, artıq hərəkətə keçməyin vacibliyini vurğulayırlar. Bu, rəqəmsal infrastrukturumuzu qorumaq üçün vaxt baxımından kritik bir məqamdır.

Kvant-Davamlı Şifrələmə (Post-Quantum Cryptography – PQC)

Kvant kompüterlərinin təhdidinə cavab olaraq, dünya elmi ictimaiyyəti və təhlükəsizlik mütəxəssisləri ‘kvant-davamlı şifrələmə’ (Post-Quantum Cryptography – PQC) sahəsində intensiv tədqiqatlar aparır. PQC, kvant kompüterləri tərəfindən sındırılması çətin olan yeni şifrələmə alqoritmlərinin hazırlanmasıdır. Bu yeni alqoritmlər, klassik kompüterlərdə də işləməli, lakin kvant kompüterlərinin üstünlüklərini neytrallaşdırmalıdır.

PQC üçün bir neçə fərqli riyazi yanaşma araşdırılır. Bunlardan bəziləri:

• Kovaryanslar (Lattice-based cryptography): Bu üsul, yüksək ölçülü kovaryanslar üzərindəki riyazi problemlərə əsaslanır. Bu problemlərin kvant kompüterləri tərəfindən həlli çətindir.
• Kod-əsaslı şifrələmə (Code-based cryptography): Bu yanaşma, xəta düzəldici kodların (error-correcting codes) riyazi xüsusiyyətlərindən istifadə edir.
• Multivariate polynomial cryptography: Bu üsul, bir neçə dəyişkənli çoxhədlilər sistemlərinin həllinin çətinliyinə əsaslanır.
• Hash-based signatures: Bu, yalnız rəqəmsal imzalar üçün istifadə olunan, lakin daha etibarlı olduğu bilinən bir üsuldur.

Amerika Birləşmiş Ştatlarının Milli Standartlar və Texnologiya İnstitutu (NIST) bu sahədə aparıcı rol oynayır. NIST, bir neçə ildir ki, PQC standartlarının müəyyənləşdirilməsi üçün bir müsabiqə elan edib və 2022-ci ildə ilk standartlaşdırma namizədlərini açıqlayıb. Bu standartlar, internetin, kommunikasiya sistemlərinin və digər rəqəmsal infrastrukturların gələcəkdə təhlükəsizliyini təmin etmək üçün kritik əhəmiyyət kəsb edir.

Təbii ki, bu yeni PQC standartlarının tətbiqi də öz çətinliklərini gətirəcək. Mövcud sistemləri yeni alqoritmlərə uyğunlaşdırmaq, böyük miqyaslı yeniləmələr tələb edəcək və bu proses zaman tələb edəcək. Lakin, bu, kvant təhdidinə qarşı hazırlıqlı olmaq üçün vacib bir addımdır.

Yeni Təhlükəsizlik Standartlarının Vacibliyi və Tətbiqi

Kvant-davamlı şifrələmə standartlarının qəbul edilməsi, yalnız texniki bir məsələ deyil, həm də strateji bir zərurətdir. Rəqəmsal dünyada etibarlı bir gələcək qurmaq üçün bu yeni standartların tətbiqi bir sıra səbəblərə görə vacibdir:

• Məlumatların Uzunmüddətli Qorunması: Həssas məlumatlar, o cümlədən dövlət sirləri, maliyyə məlumatları və şəxsi sağlamlıq qeydləri, illərlə etibarlı qalmalıdır. Kvant-davamlı şifrələmə olmadan, bu məlumatlar gələcəkdə təhlükə altında olacaqdır.
• İqtisadi Sabitlik: İnternet ticarəti, bank sistemləri və digər maliyyə əməliyyatları güclü şifrələməyə əsaslanır. Bu sistemlərin pozulması, külli miqdarda iqtisadi itkilərə səbəb ola bilər.
• Milli Təhlükəsizlik: Dövlətlərin kommunikasiya sistemləri, hərbi şəbəkələr və kəşfiyyat məlumatları ən yüksək səviyyədə qorunmalıdır. Kvant kompüterlərinin bu sistemlərə nüfuz etməsi, milli təhlükəsizlik üçün böyük bir təhdid yaradar.
• İnfrastrukturun Davamlılığı: Enerji şəbəkələri, nəqliyyat sistemləri və digər kritik infrastrukturlar getdikcə daha çox rəqəmsallaşır. Bu sistemlərin təhlükəsizliyi, cəmiyyətin funksionallığı üçün vacibdir.

PQC standartlarının tətbiqi, bir gecədə baş verəcək bir proses deyil. Bu, tədricən həyata keçirilməli, mövcud sistemlərin yenilənməsini, yeni texnologiyaların inkişafını və təhlükəsizlik protokollarının uyğunlaşdırılmasını tələb edəcəkdir. Şirkətlər, hökumətlər və beynəlxalq təşkilatlar bu keçid prosesini planlaşdırmalı və maliyyələşdirməlidirlər.

Həmçinin, PQC-nin tətbiqi zamanı, mövcud şifrələmə sistemlərindən tamamilə imtina etmək əvəzinə, hibrid yanaşmalar da istifadə oluna bilər. Bu, həm klassik, həm də kvant-davamlı şifrələmə metodlarını eyni anda istifadə edərək, təhlükəsizlik səviyyəsini daha da artırmağı hədəfləyir.

Nəticə

Kvant kompüterlərinin yüksəlişi, rəqəmsal təhlükəsizlik sahəsində yeni bir dövrün başlanğıcını işarə edir. Bu güclü cihazlar, mövcud şifrələmə sistemlərimizi köhnəlmiş etmə potensialına malikdir və bu, ciddi nəticələrə gətirib çıxara bilər. Lakin, elm və texnologiya, bu təhdidə qarşı hazırlıqlı olmaq üçün də həll yolları təqdim edir: kvant-davamlı şifrələmə.

NIST kimi qurumların rəhbərliyi altında aparılan tədqiqatlar və standartlaşdırma səyləri, gələcəyin rəqəmsal dünyasını qorumaq üçün ümid verir. Bu yeni şifrələmə üsullarının qəbul edilməsi, texniki yenilikləri, böyük miqyaslı tətbiqləri və beynəlxalq əməkdaşlığı tələb edəcəkdir. Şirkətlər, hökumətlər və fərdlər də bu keçid prosesinə hazır olmalı, öz sistemlərini və məlumatlarını qorumaq üçün proaktiv addımlar atmalıdırlar.

Kvant təhdidi realdır, lakin hazırlıqlı olmaq mümkündür. Gələcəyin təhlükəsiz rəqəmsal dünyasını təmin etmək üçün bu gün hərəkətə keçmək, hər zamankından daha vacibdir.

MÜƏLLİF Murad Əliyev