Kuantum bilgisayar teknolojisini uzun zamandır yarının dünyasının hiç gerçekleşmeyecek bir ürünü olarak düşünüyorduk. Esasında hiç gelmeyen inanılmaz yüksek performanslı bilişimin bilim kurgu geleceği gibi geliyordu. Ancak artık kuantum bilgisayar kesinlikle kurgu değil.
İşletmeler bugün Amazon ve Microsoft gibi şirketlerden kuantum hesaplama süresi kiralayabiliyor. Muhtemelen masanızdaki dizüstü bilgisayarın içindeki işlemciyi yapan Intel kendi kuantum işlemcilerini inşa ediyor.
Bu olağanüstü yüksek güçlü donanımın kullanılabilirliği ne anlama geliyor? Hepimiz bilgisayarlarımızı kuantum bilgisayarlarla mı değiştireceğiz? Kuantum bilgisayar nedir ve nasıl çalışır? Tüm bu soruları ve daha fazlasını sizin için yanıtlayacağız.
Kuantum bilgisayar nedir?
Kuantum hesaplama söz konusu olduğunda basit terimler diye bir şey yoktur. Bu karmaşık bir teknolojidir ve birçok biçimi vardır. Fakat temel özetini şu şekildedir:
Geleneksel bilgisayarlar bilgiyi bitleri kullanarak işler. Bitler ışık anahtarları gibi düşünülebilir. Açıktır ya da kapalıdırlar. Bir bilgisayarda bu iki durum 0 veya 1 olarak temsil edilir. İster bir Word belgesi ister bir YouTube videosu olsun, cihazınızda depolanan her veri parçası 1’ler ve 0’lara indirgenebilir.
Kuantum bilgisayarlar farklı çalışır. Aynı anda hem açık hem de kapalı olabilen bir ışık anahtarı gibi aynı anda iki durumda bulunabilen bitler yerine kübitler (Qubit) kullanırlar. İşleri daha da akıl almaz hale getirmek için kuantum bilgisayarlar hesaplama yapmalarına yardımcı olmak için dolanıklık gibi olguları kullanabilirler. Dolanıklık, iki ya da daha fazla kübit arasındaki gizemli bir bağlantıdır ve fiziksel olarak birbirlerinden uzak olmalarına rağmen durumları birbirine bağlıdır.
Bu hem büyük fırsatlar hem de korkutucu riskler sunuyor. İyi tarafından bakacak olursak, kuantum bilgisayarlar kansere çare bulmak gibi görevlerin üstesinden daha iyi gelebilir. Bu kavramları anlamak inanılmaz derecede zordur. Ancak temelde kuantum bilgisayarlara geleneksel bilgi işlem çiplerine göre büyük bir işlem avantajı sağlıyor. Çünkü sorunları normal bilgisayarlardan veya sunuculardan çok daha hızlı çözebiliyorlar.
Dezavantajı ise kuantum bilgisayarların yapımının kolay olmamasıdır. Bugün endüstride ve akademide çalışan kuantum bilgisayarlar olsa da gelişimlerinin çok erken aşamalarındayız. Düzinelerce kübite kadar ölçeklendirildiklerinde bu cihazlar kararsız hale gelebilir. Tespit edilmesi her zaman kolay olmayan hatalar üretirler.
Kuantum bilgisayarlar, yüksek derecede karmaşıklık, belirsizlik veya rastgelelik içeren gerçekten düğümlü bilgi işlem işlerinde mükemmeldir. Excel’in daha hızlı çalışmasını sağlamayacak veya oyunlarda size ekstra bir grafik performansı sunmayacaklar. Ancak normalde bir süper bilgisayara ya da bulut bilişim kümesine yüklenecek devasa görevlerin üstesinden gelmekte başarılıdırlar.
Kuantum hesaplamanın büyük sayıları çarpanlarına ayırma yeteneği büyük bir risktir. Bu, günümüzdeki tüm finansal işlemlerimizin ve güvenli iletişimimizin temelini oluşturan şifreleme teknolojilerini tamamen zayıflatabilir. Bu durum hem büyük fırsatlar hem de korkutucu tehlikeler barındırıyor.
İyi tarafından bakacak olursak, kuantum bilgisayarlar kansere çare bulmak gibi görevlerin üstesinden daha iyi gelebilir. Bir tümörün nasıl mutasyona uğrayacağı konusunda çok daha doğru tahminlerde bulunulabilir ve bu da hasta sonuçlarını büyük ölçüde iyileştirebilir. Atomların, moleküllerin ve diğer doğal yapıların davranışlarını modellemek için çok uygundurlar.
Bu da evrenin nasıl işlediğini daha iyi anlamamıza ya da iklim değişikliği hakkındaki bilgilerimizi hızlandırmamıza ve bununla mücadele etmek için daha etkili yollar bulmamıza yardımcı olabilir. Üstün işlem gücünün muazzam avantajlar sunabileceği daha birçok sıradan görev ve faaliyet var. Örneğin lojistik, finansal modelleme ve son zamanların en popüler bilgi işlem konusu olan makine öğrenimi ve yapay zeka bunlar arasında gösterilebilir.
Kriptografi, bilgi işlem gücünün şifreleri kırmak için çok sınırlı olduğu prensibi üzerine çalışır. Ancak yakın tarihli bir IBM raporuna göre kuantum hesaplama, klasik bilgisayar şifreleme protokollerine varoluşsal bir risk oluşturabilir. Böylece en güçlü şifreleme standartlarını bile kısa bir sürede aşabilir.
Bu nedenle, Google gibi şirketler, “Kuantum Esnek Güvenlik Anahtarları” üzerinde çalışarak bu tehdidi bertaraf etmeye çalışmaktadır. ABD hükümeti de Kuantum Bilişim Siber Güvenlik Hazırlık Yasası ile federal sistemlerini kuantum bilgisayarların şifrelemeyi kırabileceği güne (Q-Day) karşı korumayı hedeflemektedir. Bu durumun birkaç yıl uzakta olabileceği tahmin edilmektedir.
Kuantum bilgisayarlar ne zaman kullanılabilir olacak?
Kuantum bilgisayarlar şu anda mevcutlar ve kullanılıyorlar. Fakat bir teknoloji mağazasına girdiğiniz gibi onları bulamayacaksınız. Farklı teknolojiler üzerine inşa edilmiş birkaç farklı kuantum bilgisayar türü vardır. Bunların en uç noktasıda ise aşırı ısınmayı önlemek için devasa buzdolaplarında tutulması gereken depo büyüklüğünde devasa canavarlar yer alabilir.
Ancak kuantum bilgisayarlar daha geleneksel biçimlerde de ortaya çıkmaya başlıyor. Örneğin geçen yıl ABD Savunma Bakanlığı ilk kuantum bilgisayarını teslim aldı. 19 inçlik normal bir sunucu rafında yaklaşık 1,5 metre boyunda ve oda sıcaklığında çalışabildiği için herhangi bir özel soğutma ekipmanı gerektirmeyen bir ORCA Computing PT-1 modeliydi.
İlk bakışta, herhangi bir işletmede bulabileceğiniz normal bir sunucudan ayırt etmekte zorlanabilirsiniz. Normal bulut bilişim gücü satın alabileceğiniz gibi talep üzerine kuantum bilişim gücü satın almak da mümkündür. Amazon ve Microsoft, geleneksel sunucularda olduğu gibi kuantum bilgisayarlarda da zaman kiralayarak hem akademisyenlerin hem de işletmelerin kendi donanımlarını edinmek için önemli bir masrafa girmeden kuantum bilişimi kavramaya başlamalarına olanak tanıyor.
Kuantum bilgisayarlar, teknoloji olgunlaştıkça ve daha uygun fiyatlı hale geldikçe şüphesiz daha yaygın hale gelecektir. Daha önce de belirttiğimiz gibi çip devi Intel, geleneksel çip işine yönelik yaklaşan tehdidi gördü. Kendi kuantum bilgisayarlarını oluşturmaya başlayabilmeleri için eğitim kurumlarının kullanımına sunduğu Tunnel Falls adlı kendi kuantum araştırma çipini geliştirdi.
Ancak Windows PC ya da Mac’inizi yakın zamanda bir kuantum bilgisayarla değiştirme şansınız neredeyse hiç yok. Geleneksel formlarda ortaya çıkmaya başlasa bile hala oldukça pahalı. Böyle bir bütçeyi karşılayabilseniz bile bu şey üzerinde çalışacak tüketiciler için oluşturulmuş bir yazılım zaten olmayacaktır. Kuantum bilişim teknolojisi bir gün tüketici alanına da girebilir. Ancak birkaç yıl içinde evinizde kuantum sıçraması yaşayamayacaksınız. Biraz uzak gelecekte ise evet, bu teknoloji geleneksel bilgisayarlarımızın yerini alacak.
