ARDA KEMAL ATAY
Kuantum, deneyimlediğimiz fizik yasalarının çöktüğü ve farklı, mantık dışı yasaların geçerli olduğu atom ve moleküllerin ölçeğini ifade eder.
En son teknolojiye sahip şifreleme algoritmalarının kırılması gibi, klasik bilgisayarların çözmesi pratik olmayan bazı problem türleri vardır. Son yıllarda yapılan araştırmalar, kuantum bilgisayarların bu sorunların bazılarını çözme potansiyeline sahip olduğunu gösterdi.
Eğer bu sorunlardan birini gerçekten çözebilecek bir kuantum bilgisayar yapılabilirse, kuantum avantajı kanıtlanmış olacaktır.
Bilimsel ve teknolojik inovasyonun bu sınırının yalnızca hesaplamada çığır açıcı ilerlemeler vaat etmekle kalmayıp aynı zamanda kuantum kriptografisi ve kuantum algılamadaki önemli ilerlemeler de dahil olmak üzere kuantum teknolojisinde daha geniş bir yükseliş yaşanacaktır.
Kuantum Hesaplamanın Gücünün Kaynağı
Kuantum hesaplamanın merkezinde kuantum biti veya kübit bulunur. Yalnızca 0 veya 1 durumunda olabilen klasik bitlerin aksine, bir kübit, 0 ve 1'in birleşimi olan herhangi bir durumda olabilir. Ne yalnızca 1 ne de yalnızca 0 olan bu durum, kuantum süperpozisyonu olarak bilinir. Her ek kübitle birlikte, kübitlerin temsil edebileceği durumların sayısı iki katına çıkmaktadır.
Bu özellik sıklıkla kuantum hesaplamanın gücünün kaynağı olarak algılanır. Bunun yerine, süperpozisyon, girişim ve dolaşıklığın karmaşık bir etkileşimi ortaya çıkıyor.
Yapıcı girişim, ses dalgaları veya okyanus dalgaları gibi iki dalganın tepe noktaları birleşerek daha yüksek bir tepe noktası oluşturduğunda meydana gelen olaydır. Yıkıcı girişim ise bir dalga zirvesi ve bir dalga çukuru birleşip birbirini iptal ettiğinde meydana gelen durumdur.
Az sayıda olan ve tasarlanması zor olan kuantum algoritmaları, bir soruna doğru cevabı veren bir dizi girişim modeli oluşturur.
Dolaşıklık, kübitler arasında benzersiz bir kuantum korelasyonu kurar: Kübitler birbirinden ne kadar uzakta olursa olsun, birinin durumu diğerlerinden bağımsız olarak tanımlanamaz. Albert Einstein'ın meşhur "uzaktan ürkütücü eylem" olarak nitelendirdiği şey budur.
Dolaşıklığın bir kuantum bilgisayar aracılığıyla yönetilen kolektif davranışı, klasik bilgisayarların ulaşamayacağı düzeyde hesaplama hızlarına olanak tanımaktadır.
Kuantum Hesaplamanın Uygulamaları
Kuantum hesaplamanın klasik bilgisayarlardan daha iyi performans gösterebileceği bir dizi potansiyel kullanım alanı vardır.
Kriptografide kuantum bilgisayarlar hem fırsat hem de zorluk teşkil ediyor. En ünlüsü, yaygın olarak kullanılan RSA şeması gibi mevcut şifreleme algoritmalarını çözme potansiyeline sahip olmalarıdır.
Bunun bir sonucu, günümüzün şifreleme protokollerinin gelecekteki kuantum saldırılarına karşı dirençli olacak şekilde yeniden yapılandırılması gerektiğidir. Bu tanınma, kuantum sonrası kriptografinin gelişen alanına yol açmıştır.
Kuantum simülasyonu, ilaç keşfi için moleküler yapıların karmaşık modellenmesi gibi alanlara yardımcı olarak ve yeni özelliklere sahip malzemelerin keşfedilmesine veya yaratılmasına olanak sağlayarak kimya ve malzeme biliminde önemli ilerlemeler için potansiyel sunmaktadır.
Kuantum bilgi teknolojisinin bir başka kullanımı da kuantum algılamadır: Elektromanyetik enerji, yerçekimi, basınç ve sıcaklık gibi fiziksel özellikleri kuantum olmayan araçlara göre daha yüksek hassasiyet ve hassasiyetle tespit etmek ve ölçmek.
Kuantum bilgisayarları birbirine bağlayan kuantum internetin geliştirilmesi gibi girişimler, kuantum ve klasik bilgi işlem dünyaları arasında köprü kurmaya yönelik önemli adımlardır.
Bu ağ, kuantum bilgisayarları kullananlar da dahil olmak üzere, hesaplamalı saldırılara karşı korunan ultra güvenli iletişim kanallarını mümkün kılan kuantum anahtar dağıtımı gibi kuantum kriptografik protokoller kullanılarak güvence altına alınabilir.
Kuantum hesaplamaya yönelik büyüyen uygulama paketine rağmen, özellikle makine öğreniminde kuantum avantajından tam olarak yararlanan yeni algoritmalar geliştirmek, devam eden araştırmaların kritik bir alanı olmaya devam ediyor.
