Banner Top
Kuantum Blockchain ve Teoriden Pratiğe 1. Bölüm

Kuantum Blockchain ve Teoriden Pratiğe 1. Bölüm

Hayatımızın her alanını kaplayacak olan Blockchain’ın çok yeni olmasının yanı sıra yine günümüz teknolojileri dışında yeni teknolojiler üzerinde de deneme imkanlarını buluyoruz. IBM’in geliştirmiş olduğu ve Cloud şekilde sunmuş olduğu “Kuantum Bilgisayar” dizini tıpkı notalar gibi bileşenlerden oluşıuyor ve doğru dizilime sahip olduğunuzda kendi “Kuantum” yapınızı oluşturabiliyorsunuz.

Kuantum blokzinciri için kavramsal bir tasarım önerilmiştir. Benim yöntemim, eşzamanlı olarak bir arada bulunmayan fotonların zamansal GHZ (Greenberger-Horne-Zeilinger) halindeki blokzincirini kodlamayı içermektedir. Mekânsal bir dolanmanın aksine, zamansal bir dolanmanın, önemli kuantum avantajı sağladığı gösterilmiştir. Bu sistemin tüm alt bileşenlerinin deneysel olarak gerçekleştirildiği gösterilmiştir. Belki daha da şaşırtıcı bir şekilde, kodlama prosedürümün geçmişi klasik olmayan ve etkilediği şeklinde yorumlanabilir; bu nedenle, merkezi olmayan kuantum blokzinciri kuantum ağa bağlı bir zaman makinesi olarak görülebilir.

Dolanma, genellikle mekânsal olarak ayrılmış kuantum sistemleri arasında sınıfsal olmayan korelasyonları içeren özgün bir kuantum etkisidir. Bu fenomen, Einstein tarafından “uzak mesafeden ürkütücü” olarak tanımlanmış olup kuantum bilgisayarları ve kuantum ağları gibi neredeyse tüm kuantum bilgi platformlarının temelini oluşturmaktaydı.

Özellikle, kuantum ağları kuantum bilgilerini ağdaki iki düğüm arasında dağıtır. Bu, dağıtılmış sistemin, fizik yasaları aracılığıyla güvenli iletişimi garanti eden kuantum anahtar dağılımı (QKD) gibi değerli görevleri gerçekleştirmesine izin verir. Küresel bir kuantum ağının oluşturulmasını öngören önemli ilerlemeler kaydedilmektedir ve böyle bir platform üzerine inşa edilebilecek daha fazla uygulama bulmak giderek artan bir öncelik haline gelmektedir. Ülkemizin bu teknoloji ve gelişmeler üzerinde çalışma yapması şart.

Bir blokzinciri, finansal (veya başka) işlemlerin geçmişi gibi geçmişle ilgili kayıtları birleştiren klasik bir veritabanı türüdür. Eşsiz tasarımı, kurcalamayı oldukça zorlaştırır ve aynı zamanda doğruluğunu sürdürmek için merkezi bir kurum gerektirmez. Bu nedenle blockchain güvenli ve katıksız bilgi kaynağı olarak kabul edilir.

Kayda değer bir sonuç, ölçeklenebilir kuantum göndericilerin, modern dünyanın dijital güvenliğini olduğu gibi (klasik) blokajları güvenli kılmak için kullanılan kriptografik protokolleri de başarılı bir şekilde kırmalarıdır. Bir kuantum hesaplama yarışının ortaya çıkmasıyla, bu tür saldırılara karşı korumak için klasik blokların modifiye edilmesi için çeşitli öneriler sunulmuştur. Ancak, bu tür çalışmaları potansiyel olarak zayıflatabilecek yeni kuantum algoritmaları bulmak için sarf edilen büyük araştırma çabaları göz önüne alındığında, güvenilirlikleri sorgulanabilir.

Buna ek olarak, eklenen kuantum özelliklerine sahip klasik bloklar da öne sürülmüştür. Özellikle, klasik bir blokzincirine QKD ağ katmanı (ilgili bir alt algoritmayı bir kuantum hesaplama saldırısına karşı korur) ekler.

Daha arzu edilen bir çözüm, kuantum bilgisinden inşa edilen ve tasarımı tamamen bir kuantum ağına entegre olan kuantum blokzinciridir. Bu, bir QKD katmanının ve diğer potansiyel kuantum avantajlarının faydasını sağlayacaktır.

Bu yazıda, zaman içinde dolanmasını kullanarak kuantum blokzinciri için kavramsal bir tasarım önereceğiz. Geçici olarak ayrılmış kuantum sistemleri arasındaki klasik olmayan korelasyonlar, çeşitli fiziksel ortamlarda kendini göstermiştir; bu çalışmada kullanılan özel durum, eş zamanlı olarak birlikte bulunmayan fotonlar arasında meydana gelen zamansal dolanmayı içermektedir.

Yeni metodolojimiz, bu zamansal çapraşık ifadelere bir blokzincirini kodlar, bu da daha sonra yararlı işlemler için kuantum ağına entegre edilebilir. Bunun yanında, zamansal dolanmanın, mekânsal dolanmanın aksine, klasik bir blokzincir üzerindeki kuantum faydası açısından çok önemli bir rol oynadığını da göstereceğiz.

Aşağıda tartışıldığı gibi, bu tasarımın tüm alt sistemlerinin zaten deneysel olarak gerçekleştirildiği gösterilmiştir. Dahası, eğer böyle bir kuantum blokzinciri inşa edilecekse, bunun kuantum ağa bağlı bir zaman makinesi olarak görülebileceğini göstereceğiz.

Klasik blokzinciri: Bir blokzincirinin amacı, geçmişte ağdaki her düğümün üzerinde hemfikir olduğu tek bir kayıt veri tabanına sahip olmaktır. Ayrıca, merkezi bir yönetim düğümü gerektirmemelidir. Bu klasik bilgi sistemini, yani kinematik ve dinamik özelliklerini tanımlamak için fiziksel bir model oluşturmaya yardımcı olacaktır.

Kinematik özellikler ile başlayacağız. Aynı zamanda meydana gelen geçmişe ait kayıtlar alınır ve bir veri bloğunda toplanır. Bu bloklar, verilerin belirtilen zamanda var olduğundan emin olmak için zaman damgalıdır. Dahası, bloklar kriptografik karma fonksiyonları ile kronolojik sırada bağlanmıştır.

Bir saldırgan belirli bir bloğu kurcalamaya çalışırsa, bu şifreleme karma işlevleri, yüksek düzeyde bir güven ile tahrif edilen bloğu izleyen gelecekteki tüm blokların geçersiz kılınmasını sağlamak için kullanılabilir. Bu yüzden blok üzerindeki zaman damgası ne kadar büyük olursa, blokzinciri de o kadar güvenli olur. Elde edilecek en önemli fayda, bir bloğun (başarılı bir şekilde) kurcalanmasının çok zor olacak olmasıdır. Kinematik durumdaki bu yararı elde etmenin bir başka yolu, her düğümün blokzincirinin bir kopyasını barındıran geniş bir dağıtılmış ağa sahip olmasıdır. En güvenilir düğüm kopya ile kurcalanırsa, diğer kopyaları etkilemez.

Dinamik durumda, bir bloğun zaman içinde nasıl uzandığını incelemek istiyoruz. Amaç, merkezi bir kurum olmaksızın geçerli bloklar eklemektir. Şu anki klasik tasarım bunu, yeni bir blokta kayıtların geçerliliğini onaylamak ve ardından bu bloğu diğer düğümlere yayınlamak için ağ üzerinde bir düğüm çağırmak suretiyle yapar. Farklı düğümler, kriptografik karma işlevleri aracılığıyla blokzincirinin kendi kopyasına başarıyla bağlanabilirse bloğu kabul eder. Devam eden doğruluğu sürdürmek için bu prosedürde, doğrulama düğümü her blok için rastgele seçilir.Bu önceden planlanmış düğümlere özel saldırıları önler. Ayrıca, doğrulama görevlisi, bu görevlerin gerçekleştirilmesi için ağ yoluyla da teşvik edilir. Bazı sahte düğümlere rağmen, bunların hepsi işin ispatı veya ispat-kanıtı gibi fikir birliği algoritmaları ile elde edilir.

Analizimizden, ilgili performans avantajlarının tahrif edilmediğini ve merkezi olmayan bir şekilde devam eden doğruluğu sürdürdüğünü görüyoruz. Tamamlanmış kuantum blokzincirinin, somut seviyede, bu performans metrikleri üzerinde klasik blokzincirine göre avantaj sağlayabileceğini göstermeyi amaçlıyoruz.

Kuantum blokzinciri: Kuantum bilgi teorisinde kuantum sistemleri, kodlama ve kod çözme işlemiyle bilgi taşıyıcıları olarak tanımlanır. Bir blokzinciri ifadesinde, kuantum sistemlerinin ayrılmazlığı (çapraşıklığı) yoluyla (ör. fotonlar) zincirin ifadesini yakalayacağız. İki parçalı │Ψ⟩AB sistemi, tüm tekil │a⟩ ve │b⟩qubit ifadeleri için │Ψ⟩AB ≠│a⟩A│b⟩B (1) anlamına gelmektedir; alt-indisler ayrı ayrı Hilbert aralıklarına atıfta bulunmaktadır. Özellikle çok parçalı GHZ (Greenberger-Horne-Zeilinger) ifadeleri, tüm alt sistemlerin paylaşılan çapraşık özelliğe katkıda bulunduğu ifadelerdir. Bu, bir zincir konsepti yaratmamızı sağlar.

Bu zinciri kullanmak için uygun kodu oluşturmak amacıyla süperyoğun kodlamadan bir konsepti kullanmak yararlı olacaktır. Bu protokolde, bir kod klasik bilgiyi uzaysal olarak çapraşık Bell ifadelerine dönüştürür; xy = 00,01,10 veya 11 olmak koşuluyla iki klasik bit xy, y’nin olumsuzlaması, y┴-‘nin yerine konularak │β_XY ⟩= 1/√2 (│0⟩│y⟩+〖(-1)〗^x │1⟩│y┴-⟩) (2) ifadesini kodlar. Bell ifadelerinin ortonormal oluşu göz önüne alındığında, kuantum ölçümleri ile ayırt edilebilirler. Bu deşifre işlemi, klasik bit dizgisi, xy’nin, │β_XY ⟩’den çıkartılmasını sağlar.

Kavramsal tasarımımız için, klasik bloktaki kayıtları iki bitlik bir dizgeye karakterize eden verileri geçici olarak basitleştiriyoruz. Kodlama prosedürümüz her bloğu klasik kaydı olan r1r2 ile belirli bir zamanda üretilen geçici bir Bell ifadesine dönüştürür. t = 0 diyelim,
│〖β_r1r2 ⟩〗^(0,τ )= 1/√2 (│0^0⟩│r_2^τ⟩+〖(-1)〗^r1 │1^0⟩│r_2^(-τ)⟩). (3)
Üst-indislerdeki ayraçlar, fotonun emildiği zamanı ifade eder; Bir bloğun ilk fotonunun hemen emildiğine dikkat edin. Bizim amacımıza uygun olarak, bu her blok için zaman damgaları oluşturmaya zemin hazırlar.

Sizlere kısaca hem kuantum düzeni hemde Blockchain hakkında bazı temel bilgiler aktarmaya çalıştım. Konu hakkında detaylar vermeye devam edeceğim ancak şunu bilmelisiniz. “Pratik çalışmaya dönüşmeyen her bilgi teori olmaktan öteye geçemez”

Allah’a Ismarladık….

Tags: , , , , , , , , ,
Geliyoo Bilişim'in Kurucusu ve Yöneticisi.

Related Article