Yapay zeka (AI) patlaması, veri trafiği için benzeri görülmemiş bir talep yarattı. Ancak bunu desteklemek için gereken altyapı giderek artan zorluklarla karşı karşıya. Yapay zeka veri merkezleri, her zamankinden daha hızlı, daha güvenilir iletişim sağlamalı, aynı zamanda artan elektrik kullanımıyla ve bir gün günümüzün şifreleme yöntemlerini kırabilecek yaklaşan kuantum güvenlik tehdidiyle de yüzleşmelidir.
Bu zorlukların üstesinden gelmek için yakın zamanda yayınlanan bir çalışma Gelişmiş Fotonik Minimum dijital sinyal işleme (DSP) tüketimini içeren ve yapay zeka odaklı veri merkezi optik ara bağlantı (AI-DCI) senaryoları için tüm katı gereksinimleri karşılayan kuantum güvenli bir mimari önerir. Bu sistem, gelecekteki kuantum tehditlerine karşı koruma sağlarken verilerin düşük güç tüketimiyle saniyede terabit hızında hareket etmesini sağlar.
Araştırmacılar makalelerinde “Çalışmalarımız, modern veri odaklı uygulamaların yüksek taleplerini karşılarken yapay zeka odaklı veri merkezlerini kuantum güvenlik tehditlerine karşı koruyan yeni nesil güvenli, ölçeklenebilir ve uygun maliyetli optik ara bağlantıların önünü açıyor” dedi.
Sistem iki temel hedef etrafında inşa edilmiştir: Verilerin verimli bir şekilde iletilmesi ve uzun vadeli güvenlik ve güvenilirliğin sağlanması. Veri iletimini basitleştirmek için, kendi kendine homodin tutarlı (SHC) iletim adı verilen ve vericinin verilerle birlikte bir referans sinyali gönderdiği bir teknik kullanır. Bu, alıcının yüksek hassasiyeti ve kararlılığı korurken sinyalleri çözmesini ve işlemesini kolaylaştırır. Bu yaklaşım, güç kullanımını ve maliyetleri düşük tutarken verilerin saniyede 1,6 terabitin üzerinde gönderilmesine olanak tanıyor.
Güvenlik için sistem, kuantum mekaniği ilkelerini kullanarak gizli şifreleme anahtarları üreten kuantum anahtar dağıtımını (QKD) entegre eder. Bu anahtarlar tespit edilmeden ele geçirilemez veya kopyalanamaz, bu da kuantum tarafından üretilen anahtarlarla geliştirilmiş AES-256 şifrelemeyle klasik iletimlerin güvenliğinin sağlanmasını mümkün kılar. Bu, gelecekteki kuantum bilgisayarlara karşı bile güçlü, uzun vadeli koruma sağlar.
Hem klasik (veri) hem de kuantum (QKD) sinyallerini yönetmek için sistem, tek bir şerit içinde birkaç ayrı kanal içeren çok çekirdekli fiberler kullanır. Bu tasarım, günümüzün fiber optik altyapısına tam uyumlu kalarak, farklı türdeki sinyallerin yan yana, karışmadan ilerlemesine olanak sağlar.
Yedi çekirdekli fiber kullanılarak yapılan laboratuvar testlerinde klasik veriler SHC sistemiyle aktarılırken, kuantum sinyalleri QKD aracılığıyla güvenlik altına alındı. Sistem, saniyede 229 kilobit ortalama gizli anahtar hızına ulaştı ve her fiber çekirdekte saniyede 400 gigabit şifreli veri iletimini destekledi.
Gerçek dünya koşullarını simüle eden 3,5 kilometrelik fiber boyunca 24 saatlik sürekli bir testte ağ, saniyede 205 kilobitlik ortalama SKR’yi korurken, saniyede toplam 2 terabitlik klasik verilerle çalıştı. Bu, her saniyede yaklaşık 583 güvenli şifreleme anahtarı üretiyordu. Deneme süresince sistem 1.440 oturum anahtarı tüketti ve 21,6 petabitlik klasik veriyi gerçek zamanlı olarak hatasız bir şekilde başarıyla şifreledi ve şifresini çözdü.
Bu yeni veri aktarım mimarisi, hem yeni nesil veri merkezlerinin hız gereksinimlerini karşılamakla kalmıyor, hem de fotoniği kuantum kriptografiyle birleştirerek güçlü güvenlik sağlıyor. Mevcut sistemlerin darboğazlarını aşar ve çok düşük iletim kayıpları ile çalışır, bu da onu hem verimli hem de güvenilir kılar.
Araştırmacılar, “En ileri fotoniği kuantum kriptografiyle uyumlu hale getirerek, veri odaklı teknolojilerin katlanarak büyümesini sürdürebilen güvenli, enerji tasarruflu ve ultra yüksek kapasiteli ağların önünü açıyoruz” dedi.
Sonuçlar, otonom araçlar ve büyük dil modelleri gibi yapay zeka uygulamalarının artan taleplerini karşılamak için daha verimli ve güvenli veri iletim sistemlerinin geliştirilmesi için umut verici bir yön ortaya koyuyor.
