Normal bir bilgisayar sistemi ile çözüldüğünde çözülmesi en az bir yıl sürebilen bir hesaplama, bir kuantum bilgisayar tarafından sadece birkaç saniyede çözülebilir. Bu noktada kuantum hesaplamanın gücü ortaya çıkar.
Kuantum bilgisayar, son derece güçlü bir bilgisayar sistemi olmasına rağmen yapısı ve kullanım yöntemi oldukça karmaşıktır. Bu yüzden teknik bilgisi olmayan bir kişi kuantum bilgisayarı çalıştıramaz ve anlayamaz. Şu anda sadece araştırmacılar ve bilim adamları tarafından kullanılır.
Kuantum Hesaplama Nedir?
Kuantum hesaplama, bilgisayarların işlem gücünü artırmak ve iyileştirmek için kuantum mekaniği fikirlerini kullanır. Kuantum hesaplamanın potansiyel gücü, veri analistlerini belirli hesaplama problemlerini daha hızlı çözmede destekler. Bazı durumlarda, kuantum hesaplama potansiyel olarak süper bilgisayarlardan daha avantajlı olabilir.
Kuantum Bilgisayar Nedir?
Kuantum bilgisayar, verileri depolamak ve karmaşık hesaplamalar yapmak için kuantum fiziğinin ilkelerini kullanan bir bilgisayardır. Karmaşık hesaplamaları normal bilgisayarlardan daha hızlı çözer ve süper bilgisayarların bile üstesinden gelemeyeceği sorunların üstesinden gelir.
Dizüstü bilgisayarınızdan veya cep telefonunuzdan tamamen farklı şekilde çalışır ve süper bilgisayarlardan bile daha üstündür.
Onları bu kadar benzersiz kılan şey, süperpozisyon sürecini kullanarak büyük miktarda veri ile hesaplamalar yapabilmeleridir.
Kuantum bilgisayarlar oldukça hassastır ve ısı veya elektromanyetik alanlar gibi şeyler sistemin çökmesine neden olabilir.
Kuantum Bilgisayar Kavramları
Kuantum bilgisayar ile ilgili aşağıdaki temel kavramlar aşağıdaki şekildedir:
1. Qubitler
Kuantum bitleri olarak da bilinen kübitler, bir kuantum bilgisayardaki depolama ve veri temsil birimleridir. Geleneksel bir bilgisayarda, 0 ve 1 biçimindeki verileri depolamak ve temsil etmek için bitleri kullanır. Ayrıca, Qubit’ler bitlerden farklıdır ve okunana kadar bir ara durumda kalabilir. Ölçülmediği sürece 0 ve 1 olma olasılıkları vardır. Bu kuantum bitleri, atomları, iyonları, fotonları veya elektronları, bilgisayar işlemcisi veya bilgisayar belleği olarak hareket etmek için birlikte işleyen ve birlikte çalışan ilişkili kontrol cihazlarıyla temsil etmek için kullanılır.
2. Süperpozisyon
Kullanıcı tarafından sağlanan veriler, bu Qubit’lerin paralellik özelliğini devraldığı bir kuantum bilgisayarda kuantum bitleri biçiminde kodlanır. Bu tür paralellik özelliği nedeniyle, kuantum sistemleri sadece bir denemede milyonlarca hesaplamayı hesaplayabilir.
Süperpozisyon kavramı, Qubit’lerin eşzamanlı olarak konumlandırılmasıdır. Bu, Qubit’lerin (0 ve 1) bir madalyonun iki yüzü olduğu ve madeni parayı döndürürken sonuçlardan birinin konumlandırıldığı anlamına gelir. Yani 0 veya 1 olabilir. Bir Qubit varsayılan durumu 0’dır, yani 0’dan başlar ve ölçüldüğü gibi değişir.
3. Entanglement (Dolaşıklık)
Kuantum fiziğinde, Qubit’lerin ve Superposition’ın yeterince güçlü olmadığı bir dolaşıklık kavramı vardır. Kuantum bilgisayarların gücü dolaşıklıktan başlar. Dolaşıklık kelimesi, Kuantum bitleri için mesafenin önemli olmadığını anlamına gelir. Bu, Qubit’ler arasındaki bağın son derece güçlü olduğuna işaret eder, yani Qubit’ler birbirinden çok uzakta olsalar bile birbirlerini etkiler.
Dolaşıklığa göre, Qubit sayısı arttıkça, bu korelasyonların sayısı üstel bir şekilde büyür. Örneğin, n sayıda Qubit için 2 korelasyon vardır. Bu, kuantum bilgisayarın, klasik bir bilgisayar için sadece bir umut olabilecek son derece karmaşık sorunları çözmesini mümkün kılar.
Özetle kuantum fiziğinin bu üç yönü, bir kuantum bilgisayarının gücünü oluşturur.
Kuantum Bilgisayarlar Yeniden Programlanabilir Mi?
Kuantum bilgisayarlar teorik olarak herhangi bir karmaşık hesaplama problemini çözmek için programlanabilir. Ancak, bilgisayarı programlamak o kadar maliyetli ve esnek değildir. Birinin onu tüm olası çözümlerle programlaması gerekir. Bu görev o kadar karmaşık ve zordur ki, programlama üst düzey bir güvenlik riski oluşturabilir.
Peki tüm bunlar ne anlama gelir?
Bu, daha küçük cihazlar için bir tür şifreleme teknolojisi geliştirmek gerektiği anlamına gelir. Böylece dünyanın tüm verilerini elinde tutanlar bile sizin bilgilerinizi göremez ve bunlara erişemez.
Fakat kuantum bilgisayarlar geleneksel bilgisayarlardan farklı çalışır. Bu, kuantum bilgisayar üreticilerine geleneksel bir bilgisayardan daha fazla kontrol sağlar. Kuantum bilgisayarlar zamanı tersine çevirebilir ve büyük verileri daha hızlı işleyebilir. Üretici, makineyi piyasaya sürmeden önce programlar, bu da belirli risklerle birlikte gelir. Üretici fikrini değiştirir ve müşterinin ihtiyaçlarına göre yeniden programlarlarsa, güvenlik ihlalleri için kendilerini riske atarlar. İşin püf noktası, şifreleme anahtarlarının yalnızca siz onları gizli tutarsanız güvenli olmasıdır. En ufak bir sızıntı, bir bilgisayar korsanının mesajınızı şifresini çözmekle kalmayıp anahtarlarınızı çalmasını da sağlayacaktır. Kuantum bilgisayar tarafından oluşan bu tehdit, bir kuantum bilgisayar teknolojik olarak mümkün olmadan önce bile tahmin ediliyordu. Ama durum tahmin edebileceğinizden daha da vahim olabilir.
Kuantum Bilgisayar Türleri
Aşağıdaki IBM tarafından mümkün kılınan kuantum bilgisayar türlerini bulabilirsiniz:
1. Quantum Annealer
Diğer iki kuantum bilgisayar türüne göre en az güce sahip olan türdür. Ancak, sadece belirli bir işlevi yerine getirebilen, inşa edilmesi en basit türdür. Sistem, D-Wave 9 (Kanadalı bir şirket) tarafından geliştirilmiştir, ancak herhangi bir gerçek kuantumluk elde edip etmediği kesin değildir. Aralık 2015’te Google, test ettikten sonra D-Wave sistemlerinin test edildiğinde bir sorunu çözmek için bir süper bilgisayardan 3600 kat daha hızlı olduğunu söylese de, Quantum Annealer’ın avantajları geleneksel bir bilgisayara karşı kanıtlanmamıştır.
2. Analog Quantum
Herhangi bir geleneksel sistemle etkileşime girebilen karmaşık kuantum etkileşimlerini simüle edebilen/yapabilecek Annealer sisteminden daha güçlüdür. Analog Quantum sisteminin 50 ila 100 Qubit tutabilmesi de beklenir.
3. Universal Quantum
Üçü arasında en güçlü kuantum bilgisayar türüdür. Bu yüzden inşa edilmesi en zor olan kuantum bilgisayardır. Mevcut duruma göre, universal kuantum bilgisayar 100.000 fiziksel Qubit tutabilir. Universal Quantum, normal klasik bir bilgisayardan daha hızlıdır. Ancak, çeşitli zorluklarla yüzleşmesi gerekir. Sistem, büyük miktarda veriyi işlemek için kuantum mekaniğini kullanır ve bunları en güçlü yollarla hesaplar.
Kuantum Bilgisayarlar Her Şeyi Hackleyebilir Mi?
Teorik olarak, kuantum bilgisayarlar her şeyi hackleyebilir. Siber güvenlik uzmanları, kuantum bilgisayarlar tamamen çevrimiçi hale getirildikten sonra mevcut internet güvenlik protokollerinin tamamen işe yaramaz hale geleceğini defalarca belirtmiştir. Ancak şu an bulunduğumuz noktada, kuantum bilgisayarlar böyle bir şeyi yapabilecek kadar ileri değildir.
Kuantum Bilgisayarlar Dünyayı Değiştirebilir Mi?
Onlarca yıldır kuantum bilgisayarlar hayal ürünüydü. Fakat ilk olarak Richard Feynman 1981’de MIT’de kuantum hesaplama kavramını önerdi, ancak hiç kimse böyle bir kavramın nasıl uygulanabileceğini kuramsallaştıramadı. On üç yıl sonra, kuantum bilgisayarların sahip olduğu fantastik olasılıkları gösteren Shor Algoritması geliştirildi.
Shor Algoritması, kuantum hesaplamanın kapısını araladı ve bilim adamlarına doğru çalışmak için çok sayıda algoritmanın sonuçları üretmek, doğrulamak ve sonra uygulamak için kullanılması gerektiğini gösterdi. Bu yüzden, bir kez geliştirilip uygulamaya konulduğunda, kuantum bilgisayarların sağlayabileceği faydaların muazzam olacağını söyleyebiliriz.
Peki kuantum bilgisayarlar tam olarak nerelerde kullanılabilir?
Kuantum hesaplama tamamen doğru hava tahmini, tamamen optimize edilmiş tedarik zincirleri ve dağıtım sistemleri, aşırı enflasyon, durgunluk veya yükseliş ve düşüş döngüleri gibi sorunları en aza indirebilecek hatta önleyebilecek finansal modellemeleri mümkün kılabilir. Ayrıca kesinti ve kazaları azaltmak için kara, hava ve deniz trafiği modellerini de analiz edebilir, bireyler, şirketler ve hükümetler için maliyetleri düşürürken çevreciliği benzeri görülmemiş seviyelere yükseltebilir.
Ülkeler geleceğin zorluklarına hazırlanırken eğitimin çehresini değiştirebilir ve yoksulluk sorunlarını çözerek ekonomik gelişmeleri ve geçişleri tahmin edilebilir. Kuantum hesaplama ile ilaçların, terapilerin ve diğer tedavilerin etkisi tamamen modellenebildiği ve her kişinin genomuna özgü bir düzeyde keşfedilebildiği için tıpta devrim yaratmayı da mümkün kılabilir.
Şu anda insanoğlunun daha fazla uzay araştırmasına girmesini engelleyen problemler çözülebilir ve hayal edilemez olasılıklar üretilebilir. Kuantum bilgisayarlar, Mars’ın nasıl dünyalaştırılabileceğini, kolonize edilebileceğini ve doldurulabileceğini anlamanın kapılarını açabilir. Kuantum hesaplamanın insanlığın çok gezegenli bir tür haline gelmesinin yolunu açması teorik olarak da mümkündür.
Kuantum bilgisayarlar henüz emekleme aşamasında ve bu tür olasılıkların gerçeğe dönüşmesi için daha keşfedilecek çok şey var. Yine de, kuantum hesaplamanın sahip olduğu vaadin kapsam açısından eşi benzeri görülmemiştir.
Kuantum Bilgisayar Tehlikeli Midir?
Yakın gelecekte, kuantum bilgisayarlar o kadar gelişmiş olacak ki, çok karmaşık sistemleri bile simüle etme yeteneğine sahip olacak. Bu, fizik, uzay mühendisliği, siber güvenlik ve daha pek çok alanda simülasyonlar için kullanılabilecek. Ancak, bu bilgisayarlar oluşturulduktan sonra, veri şifreleme protokollerini çözme potansiyeline sahip oldukları için yakınlardaki ağ bağlantılı cihazlar veya açık uygulamalar için geniş mesafeleri tarama yeteneği nedeniyle potansiyel olarak güvenlikten de ödün verebilecek. Bu sayede bilgisayar korsanları web tarayıcılarındaki güvenlik açıkları gibi diğer yollardan bilgisayarınıza veya bilgisayar sisteminize erişebilecek. Tüm kapıları kilitlemediğiniz için size çok daha kolay ulaşabilecekler.
Şirketler Kendilerini Kuantum Bilgisayarların Tehdidinden Nasıl Koruyabilir?
Kuantum bilgisayarlar, herhangi bir geleneksel bilgisayardan çok daha kısa sürede hesaplamalar yapabilir ve mevcut şifrelemeleri etkisiz hale getirebilir. Yapılan araştırmalar, 30 yıl içinde iki orta büyüklükteki kuantum bilgisayarın, şu anda 2048 bit olarak ayarlanmış olan RSA’nın (kriptosistem) güvenliğini bile kırabileceğini iddia ediyor.
Bu yüzden modern kriptografiye dayanan herhangi bir işletme, yakın gelecekte saldırıya uğrama riski altındadır.
Peki şirketler kendilerini korumak için ne yapabilir?
Kuantum hesaplama ile tüm bu karmaşanın ortasında firmaların güvenliği koruyabileceği (veya iyileştirebileceği) oldukça basit çözümler var. Bu yüzden Bitcoin, blok zinciri ve TLS (Taşıma Katmanı Güvenliği) gibi şifreleme tekniklerine yatırım yapılmasını tavsiye edilir.
Kuantum hesaplamanın hakim olduğu bir gelecekte, tüm normal hesaplamaların neredeyse modası geçmiş olacak. Yani hacker’lar, şirketlerin en derin sırlarına şifreye ihtiyaç duymadan erişebilecekler. Böyle bir durumdan kaçınmak için şirketlerin kuantum teknolojisine karşı koruma sağlayan şifreleme tekniklerini benimsemeleri gerekecek.
Kuantum hesaplamanın yaklaşan potansiyel tehdidi ciddiye alınmalıdır, ancak bu panik yapmanız gerektiği anlamına gelmez. Kendinizi korumanın en iyi yolu, önceden plan yapmak ve olası çözümleri düşünmektir. Kuantum şifreleme unsurlarını birleştirmek, maliyet nedeniyle her müşteri için her zaman mümkün olmayabilir. Ancak, hassas işlemlerinde gelecekteki müdahaleleri riske atamayan önemli bir müşterinin güvenliğini sağlamaya yardımcı olabilir.
Kuantum Bilişim Yapay Zekayı Geliştirebilir Mi?
Yapay zeka, birçok farklı endüstrinin birçok farklı yönüne aracı olmuş bir teknolojidir. BT ve teknoloji endüstrisinde, tıp ve sağlık endüstrisinde, eğitimde, üretimde ve veri merkezi operasyonlarında kullanılmaktadır. Yapay zeka, insan zihninin yaptığı gibi problem çözmek ve kararlar almak için bilgisayarlardan ve makinelerden yararlanır. Yapay zeka ayrıca, gelecekte daha iyi kararlar almak için bilgiyi öğrenerek ve kullanarak makinelerin akıllı insan davranışlarını taklit etmesine yardımcı olan makine öğrenimini de kapsar.
Yapay zeka ve kuantum hesaplama, hem sonsuz potansiyele hem de olanaklara sahip dönüşümsel teknolojilerdir. Aslında şu anda yapay zekanın potansiyeline ulaşmaya bile yaklaşamadık çünkü ihtiyaç duyulan teknolojik gelişmelerden hala yoksunuz. Araştırmacıların elde etmeyi umduğu yapay zeka potansiyeline bir gün ulaşacaksak, kuantum hesaplamadaki ilerlemeler ve yeniliklerin büyük olasılıkla önce gerçekleşmesi gerekecek. Kuantum bilgisayarlar, AI’nın olabileceğini düşündüğümüz hale gelmesine izin verecek hesaplama gücünde gerekli desteği sağlayabilecek.
Özetle diyebiliriz ki, kuantum bilgisayarın geleceği çok parlaktır ve kesinlikle pazarı kitlesel olarak büyütecektir. Quantum bilgisayarların pazarı trilyon dolara ulaşabilir ancak bunun için Universal Quantum’un piyasaya çıkması beklenmektedir.