Yaşadığımız dünyadan soyutlanmamızı sağlayan, kendi içimizde ilgilendiğimiz, merak ettiğimiz birçok konu var. Hayatta, verdiğimiz ya da son anda değiştirdiğimiz kararlar bizi yepyeni sonuçlara ulaştıran dönüm noktalarıdır. Serüvenimize klasik fiziğin temelini oluşturan kuralların hükmünü yitirdiği bir evrende, olayları yorumlayarak anlama çabasına gittiğimiz tam bu noktada başlıyoruz.
Klasik bilgisayarlar son kullanıcı seviyesine gelmesinden itibaren süreç boyunca sürekli artan ilgiyle tüm evlere girmeye başlamış ve bugünkü yaşantımızı ortaya çıkarmış durumda. Saniyede milyonlarca işlem yapabilen son derece hızlı bu bilgisayarların işlemlerini 0 ve 1 değerlerini baz alabilen en küçük data boyutu birimi olan bitler yardımıyla yaptığı gerçeği; günümüzde bilgisayarların karizmasını çizen bir detay. Günümüzdeki bilgisayarlar, sonuca ulaşmak için olası her rotayı tek tek denemek zorunda kalıyor. Yani aslında bir bilgisayara bir görev verdiğimizde her seferinde deneme yanılma yöntemiyle gerçekleştiriyor. Bu da bize hem düşük işlem hızı ve daha fazla işlemci gücü ihtiyacı olarak dönüyor. Böylelikle klasik bilgisayarlara olan rağbet, artık kuantum bilgisayar fikrine dönmüş durumdaydı.
Kuantum bilgisayar fikri 1980’lere uzanır. Bu fikir üzerinde Yuri Manin, Richard Feynman, Paul Beniof gibi pek çok bilim insanı birbirlerinden bağımsız bir şekilde çalışmalar yapsalar da aslında hepsi atom altı parçacıkların karakteristiklerinden yararlanarak kuantum bilgisayarlar yapılabileceği kanısındaydılar. Bu kuantum bilgisayarlar hakkında yapılan çalışmalarla edinilen bilgiler klasik bilgisayarlarda kullanılan bir bitin de ötesindeydi.
Klasik bilgisayarlar ile kuantum bilgisayarlar arasındaki temel fark, bilginin kodlandığı ve işlendiği birimlerin çalışma biçimleridir. Klasik bilgisayarlarda bilginin kodlandığı birimler bit olarak adlandırılır. Hem bitlerin yapısı ve davranışları hem de bitler üzerinde yapılan işlemler klasik fizikle açıklanır. Kuantum bilgisayarlarda bilginin kodlandığı birimlerse kübit olarak adlandırılır. Hem kübitlerin yapısı ve davranışları hem de kübitler üzerinde yapılan işlemler kuantum fiziğiyle açıklanır. -Bilimgenç/TUBİTAK
Bugün bu bilgisayarlarda bit yerine açılımı kuantum bit olan kübit kavramını kullanıyoruz. Kübitleri normal bilgisayarlardaki bitlerin aksine, sadece “0 ve 1” veya “Hayır ve Evet” durumlarında bulunmak yerine ek olarak süperpozisyon durumunda bulunur. Kuantum bilgisayarlar bilgiyi elektronların doğal alın durumunu değiştirerek kodluyor. Fakat Heisenberg’in 1927 yılında öne sürdüğü Belirsizlik İlkesi nedeniyle bir parçacığın konumu ve hızını kesin olarak bilmediğimizden bir elektronun hangi spin durumunu alacağını da bilmiyoruz. Atomda yer alan elektronlar, manyetik alan oluştuğunda bir mıknatısmış gibi hareket eder. Ve yukarı doğru hareketleri “Spin up (yukarı)”, aşağıya doğru hareketleri ise “spin down (aşağı)” olarak isimlendirilir. Elektronlar bir ihtimal spin yukarı durumunda olabilirken, bir ihtimal spin aşağı durumunda olabilir. Belirsizlik İlkesi de elektronların hem spin yukarı hem de spin aşağı durumunda olmasına izin veriyor. Biz buna süperpozisyon diyoruz.
Bu durumun kuantum bilgisayarlara kazandırdığı en önemli özellik, klasik bilgisayarların yapamayacağı veya yapması daha uzun zamanda yapabileceği işlemleri süre tasarrufu sağlayarak halletmesidir.
Bu da, kuantum bilgisayarların hayatımıza girmesiyle birlikte kriptografi biliminin yok olacağı ya da en azından günümüz güvenlik sistemlerinin hepsinin işlevsiz hale geleceği korkularını besliyor. Çok yakın bir zamanda bekleniyor olmasa da 2015 yılında yapılan bir çalışma kuantum bilgisayarın 2,048-bit RSA güvenlik algoritmasını aşabilmek için en azından 1 milyar kübite ihtiyaç duyduğunu söylerken günümüzde yapılan çalışmanın ise 20 milyon kübitin güvenliği aşabilmek için yeterli olduğunu iddia ediyor. Aradan geçen 4 senede bu kadar ciddi bir yol kat edilmiş olması gelecek adına endişelendirebilir.
Yazının başında bahsettiğimiz hayatımızın dönüm noktalarını oluşturan bu kararlar; sergilediğimiz her bir davranış çıktığımız yolda vardığımız yönü değiştirebilir ve çağımızı etkileyecek bir sonuca götürebilir. Tıpkı kuantum bilgisayarlarda olduğu gibi attığımız bir adımın olumlu veya olumsuz etkilerini önceden kestirebilmek mümkün olmadığı gibi bugünkü medeniyetin oluşabilmesini de bu hıza ve bu belirsizliğe borçluyuz.
Kaynak: Bilimgenç, herkesebilimteknoloji,
