Teknolojiden tıpa, ekonomiden güvenlik sistemlerine dünyada gerçek anlamda devrim yaratması beklenen kuantum bilgisayarlar her geçen gün biraz daha somut bir hal alıyor. 

Henüz kullanıma sunulmalarına uzun zaman olsa da taşıdıkları çığır açıcı potansiyel nedeniyle yıllardır teknoloji sayfalarının en ilgi çekici başlıkları arasında yer alıyorlar. 

Kökeni 1980'lere dayanan kuantum bilgisayarlar, henüz daha emeklemeye bile başlamadı. Ancak dünya çapında ardı ardına ilerlemeler kaydedilirken mevcut teknolojinin açıkları saptanıp geliştiriliyor.

Çoğunlukla heyecanın baskın olduğu tartışmalarda, insanlığın attığı her büyük adımda olduğu gibi birtakım endişeler de öne çıkıyor. 

Bu hafta Logos'ta kuantum bilgisayarların iyisiyle kötüsüyle nasıl bir değişim yaratmasının beklendiği, kripto para piyasasını nasıl etkileyeceği, dünya devleri arasında kızışan rekabeti ve yapay zekada dönüşüm yaratma potansiyelini ele alıyoruz.

Kuantum bilgisayarları klasik bilgisayarlardan ayıran şey ne?

Kuantum bilgisayarların sağlayacağı en önemli avantajın hız olduğu söylenebilir. Ancak bu, yeni ve eski bir bilgisayar arasındaki farkın çok ötesinde, yıllardır süregelen çalışmalara rağmen henüz sadece hayal edilebilen bir sıçrama anlamına geliyor. 

Kuantum fizikçisi Shohini Ghose'un tabiriyle iki tür bilgisayar arasındaki fark, mum ve ampül arasındaki farka benziyor:

Kuantum bilgisayarlar sadece mevcut bilgisayarlarımızın daha hızlı versiyonu değil. Kuantum fiziği yasalarına göre çalışırlar. Tıpkı bir ampulle bir mum arasındaki fark gibi.

Klasik bilgisayarlar ikili bir sistem içinde çalışarak veriyi 1 veya 0 şeklinde bitler halinde tanımlıyor. Basit ifadesiyle bu 1 ve 0'lar açık-kapalı durumları ifade ediyor. 

Kuantum mekaniğinin hakim olduğu kuantum bilgisayarlardaysa kübit (kuantum biti) denen birim kullanılıyor. Bitlerden farklı olarak bilginin aynı anda hem 1 hem de 0'da bulunmasına olanak sağlayan kübitler, işlemleri muazzam derecede hızlandırıyor. 

Ayrıca kuantum fiziği, kübitler arasında ne kadar mesafe olursa olsun aralarında bağlantı kurulmasını sağlıyor. Bu da işlemlerin ve veri aktarımının katlanarak hızlanmasını mümkün kılıyor. 

Bu iki tür cihazı birbirinden ayıran pek çok özellikten biri de hesap yapma biçimleri. Klasik bilgisayarlar bir işlemi bitirmeden diğerine geçemezken, yukarıda bahsettiğimiz iki özelliğinden dolayı kuantum bilgisayarlar aynı anda karmaşık işlemler yürütebiliyor. 

Kuantum bilgisayarlardan genellikle geleceğin teknolojisi gibi söz ediliyor. Aslında bu hem doğru hem de hatalı bir kanı. 

Halihazırda dünya çapında çeşitli şirketler bu cihazları üretiyor, geliştiriyor ve test ediyor. Ancak çevresel koşullara karşı son derece hassas olmaları gibi birtakım engeller henüz aşılmadığından vaat edilen performans sıçraması henüz yaşanmadı.

Bunun gerçekleşeceği ve "kuantum üstünlüğünün" sağlanacağı tarihse Kuantum Günü (Q-Day) diye biliniyor.

Kulağa sanki bir kıyamet gününden bahsediliyor gibi gelebilir; özellikle güvenlik alanında çalışan pek çok uzman bu görüşte. 

Kuantum bilgisayarların, klasik muadillerini geride bırakarak "interneti kırmasının" beklendiği Q-Day'in ne zaman geleceğini söylemek güç. Ancak sektördeki gelişmelerin hızına bakılırsa bazı uzmanlar gelecek 10 yıl içinde böyle bir atılım yaşanabileceğini düşünüyor.

Kuantum üstünlüğüyle ilgili en temel korku, bu teknolojinin internetin büyük bir kısmını koruyan şifreleme yöntemlerini kırabilecek seviyeye gelmesinden kaynaklanıyor.

Siber güvenlik uzmanları Q-Day geldiğinde kripto paralar da dahil dijital verilerin tehlikeye gireceğinden endişe duyarken, bunu önlemeye yönelik hazırlıklar çoktan başladı. 

Kuantum bilgisayarlar ve kripto paraların geleceği

İnternet ortamında halihazırda kullanılan kriptografi veya şifreleme yöntemleri, son derece karmaşık matematik işlemleri içeriyor.

Bu sayede RSA gibi geniş çapta kullanılan yöntemlerle şifrelenen bilgiler, hem klasik hem de süper bilgisayarların çözemeyeceği kadar güvenli bir şekilde korunuyor.

Ancak kuantum bilgisayarların aynı anda birden fazla işlem yapabilmesi nedeniyle dijital verilerin ciddi tehlikeye gireceğinden endişeleniliyor.

Örneğin klasik bir bilgisayarın 300 trilyon yılda çözebileceği RSA şifrelerini, kuantum bilgisayarın 10 saniyede kırması bekleniyor.

Tehdidin en yoğun hissedildiği alanlardan biri de kripto para piyasası. 2022'de yapılan bir çalışmada kuantum bilgisayarların 27 yıl içinde Bitcoin'i (BTC) domine edeceği öne sürülmüştü.

Bitcoin'le ekonomiye giren kripto paralar, merkezi bir otorite olmadan para transferi yapma imkanı tanıdığı için özellikle rağbet görüyor. 

Yarattığı özgür ortamdaki güvenlikse blokzincir teknolojisiyle sağlanıyor. 

Bu teknoloji kapsamında kullanıcıların veya "madencilerin" biri herkese açık, diğeri de sadece kişinin bildiği iki anahtarı oluyor. Bu anahtarlar dijital imza görevi görürken, sadece gizli anahtara sahip olan kişi sistemde işlem gerçekleştirebiliyor. 

Kripto paraları kuantum bilgisayarlar karşısında tehlikeye sokan şeylerden biri, açık anahtara sahipken gizli anahtarı çok hızlı bir şekilde çözmesinin beklenmesi. 

Uzmanlar, Q-Day'le birlikte yüzlerce milyarlar dolar değerindeki kripto paranın çalınmaya müsait hale geleceğini öngörüyor.

Diğer yandan bu türden bir işlemi gerçekleştirmek için yaklaşık 10 milyon kübite ihtiyaç duyulduğu tahmin ediliyor.

Halihazırda en gelişmiş kuantum bilgisayarlar bin kübit civarında kapasiteye sahip ancak tahminler 10 ila 15 yıl içinde 10 milyon sınırının aşılacağına işaret ediyor. 

Ayrıca kötü niyetli kişilerin, para aktarımı sırasında blokzincir işlemini hedef alması da muhtemel. 

Bu, hesaba yönelik saldırıdan daha zor olmasına karşın milyarlarca kübite sahip bir kuantum bilgisayarın aşabileceği bir engel. 

Kuantum bilgisayarlarla hedef alınması beklenen en büyük hazinelerden biriyse, 2009'da Bitcoin'i kuran Satoshi Nakamoto'nun cüzdanı.
 

Kimliği belirsiz bir veya birkaç kişiyi ifade eden bir takma isim olan Satoshi'nin milyonlarca dolar değerindeki cüzdanı açacak anahtarlarının ya son derece iyi gizlendiği ya da kaybolduğu düşünülüyor.

BTC bugünkü değerine ulaşmadan alınan kripto paralar sonraki yıllarda çok yüksek seviyede işlem gördüğü için Satoshi dönemi cüzdanları piyasanın en değerlileri arasında. 

Satoshi'ninki de dahil bu cüzdanlardan bazıları 2009'dan beri yerinde duruyor ve uzmanlar kuantum üstünlüğünün sağlanmasıyla birlikte bunların epey savunmasız hale geleceğini düşünüyor.

Kuantum dirençli şifreleme güvenlik sorununu çözebilir mi?

Kuantum bilgisayarların bütün bu tehlikelerinden dolayı kuantum bilgisayarlar henüz beklenen seviyeye ulaşmadan önlemler alınmaya başlandı.

Cihazların bu seviyeye gelmesine ne kadar zaman olursa olsun, bugün gizli tutulmak istenen veriler 10 veya 30 yıl sonra da korunmak isteneceği için devlet ve şirketler kuantum dirençli kriptografi üzerine çalışıyor.

ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü, bu yıl yeni "kuantum sonrası" şifreleme standartlarını yayımlamıştı.

Bu sayede ne klasik ne de kuantum bilgisayarların çözebileceği zorlu matematik işlemleriyle verinin korunması amaçlanıyor.

Ayrıca Bitcoin ve Ether gibi kripto paralar geleceğin tehdidi altındayken, yeni kripto paraları piyasaya sürerek bu tehdide karşı koymaya çalışanlar da var.

Örneğin Quantum Resistant Ledger (QRL), kuantum bilgisayarların kolayca yakalayamadığı tek kullanımlık bir kilitle cüzdanı korumayı amaçlıyor.

Kuantum dirençli şifreleme yoğun çalışmaların sürdüğü bir alan olmasına karşın, bu yöntemlerin hayata geçirilmesinin zaman alması bekleniyor. 

Bugün kullanılan kriptografik altyapıda ciddi güncellemeler yapmanın yanı sıra farklı uygulamaların ve sistemlerin güvenlik gereksinimlerinin dikkatlice incelenmesi gerekiyor.

Bazı kişiler sözkonusu tehditlerin boyutundan dolayı kuantum bilgisayarın kripto paraların sonu olacağından endişelense de güvenlik önlemlerinin bunun önüne geçeceğini hatta sektöre fayda sağlayacağını söyleyenler de var.

Örneğin para aktarımının hızlanması ve piyasa tahminlerinde ciddi gelişmeler yaşanması gibi olumlu etkiler görülmesi muhtemel.

Dünya devlerinin kuantum yarışı

Kuantum bilgisayarların şifreleme teknolojisi üzerinde yaratacağı değişimler, askeriyeden istihbarata kadar savunma mekanizmalarını da derinden etkileyeceği için ülkeler milyarlarca dolarlık bir yarış içinde.

ABD ve Çin'in başa baş gittiği rekabette Asya ülkesi özellikle son yıllarda öne geçiyor gibi görünüyor.

Örneğin Çin, hacklenemediği iddia edilen kuantum iletişim ağını uzayda kuran ilk ülke. Bazı uzmanlar kuantum alanında ABD'yi 10 yıl geride bıraktığını öne sürüyor.

Diğer yandan kuantum bilgisayar alanında lider konumdaki IBM'in yanı sıra Google ve Microsoft gibi teknoloji devlerinin, ABD'yi hâlâ "tartışmasız" önde götürdüğünü savunanlar da var. 
 

İki dünya devi arasındaki yarış sürerken, ABD kuantum bilgisayarlarda kullanılan bazı ekipmanların Çinli şirketlere ihracatını engelleme yönünde adımlar atıyor.

Bu endişelerin birkaç nedeni var.

Örneğin kuantum bilgisayarların klasik muadillerine kıyasla çok daha kesin hesaplamalar yapabilmesi nedeniyle bu teknolojiye sahip ülke savunma alanında tek başına lider konuma yükselebilir.

İlk akla gelen avantajlardan biri devletlerin yeterli korumayı sağlamaması durumunda gizli bilgileri kolayca açığa çıkarma fırsatı vermesi.

Ayrıca bu teknolojiyi kullanan sensörler düşman füzesinin fırlatıldığı yeri tespit edebilir ya da nükleer silahların izini sürebilir. Kuantum bilgisayarlar, savaş durumunda karşı tarafın topraklarının çok daha detaylı haritasının çıkarılmasına da olanak sağlayabilir.

Kuantum bilgisayarların üretim, lojistik ve finans gibi alanlarda üstünlük kazandırması da bekleniyor.

Sağlayacağı eşi benzeri görülmemiş güvenlik seviyesinin yanı sıra bu teknoloji, bir şirketin teslimatlarını hangi yolları kullanarak en çok tasarrufu sağlayacağı gibi ilk başta çok basitmiş gibi görünen problemleri çözebilir. 

Dayanıklı malzemelerin üretilmesinden yeni ilaçların geliştirilmesine pek çok sektörü etkileyecek kuantum bilişiminin ekonomide yeni bir çağ açması bekleniyor. 

Dünya Ekonomik Forumu'nda Kuantum Teknolojisi Tematik Lideri Arunima Sarkar "Kuantum teknolojisi ekonomideki bütün kilit sektörlere nüfuz edecek ve bizi kuantum sonrası çağ diye adlandırılması muhtemel bir döneme taşıyacak" diyerek ekliyor:

Bu da bir ekonomik etki ve kuantum ekonomisi diye adlandırdığımız, kendine özgü bir ekonomik ekosistem yaratacak.

Yeni teknolojinin yaratacağı bütün bu geniş yankılar göz önüne alınırsa, ülkelerin dünya liderliği yarışında olduğu söylenebilir.

Kuantum bilgisayarlar yapay zekayı nasıl dönüştürecek?

Özellikle son yıllarda canlanarak hızlı bir gelişme kaydedilen yapay zeka alanı, kuantum bilgisayarlarla birlikte yeni bir boyuta geçmesi beklenen sektörlerden biri.

ChatGPT gibi makine öğrenimi yöntemiyle eğitilen yapay zeka araçları, muazzam seviyede veriye ihtiyaç duyuyor. 

Kuantum makine öğrenimi denen tekniğin hayata geçmesiyle yapay zeka bilgileri hem daha hızlı öğrenecek hem de daha fazla veri depolama kapasitesine sahip olacak.

Ayrıca kuantum devrimiyle birlikte yapay zekanın çok daha doğru yanıtlar vermesi bekleniyor. 

ABD'deki Cleveland Clinic'e bağlı Hesaplamalı Yaşam Bilimleri Merkezi'nden Ahmet Erdemir "Yapay zeka yöntemleri şu anda klasik bilgisayarların karmaşık verileri işleme yetenekleriyle sınırlı" diyerek ekliyor: 

Kuantum hesaplama; veri boyutu, karmaşıklık ve problem çözme hızı sınırlamalarını ortadan kaldırarak yapay zekanın yeteneklerini geliştirme potansiyeline sahip.

Uzmanlar yapay zekanın ihtiyaç duyduğu muazzam boyutlardaki enerjinin de ciddi ölçüde azalacağını öngörüyor.

Bunun getireceği çevresel ve ekonomik faydalardan dolayı, kuantum ve yapay zeka işbirliğinin kaçınılmaz olduğunu düşünenler var.

Diğer yandan bazı uzmanlar, yapay zekanın mevcut çalışma biçimiyle ilgili eleştirilen bazı olumsuzlukların yeni teknolojiyle daha da şiddetlenmesinden endişeleniyor. 

Örneğin eğitim sürecinde internetten bilgi toplayan araçlar, kişisel verilerin güvenliğini ihlal ettiği gerekçesiyle topa tutuluyor. 

Sosyal medya gibi platformlarda paylaşılan bilgilerin yapay zeka modellerini geliştirmede kullanıldığına yönelik iddialar Google gibi dev şirketleri mahkemelik etmiş ve Elon Musk'ın, sitesi X'e (Twitter) bir süreliğine günlük gönderi görüntüleme kısıtlaması koymasına yol açmıştı.

Kuantum bilgisayarların çok daha geniş miktardaki bilgiyi çok daha hızlı depolayabilmesi nedeniyle, bu sorunun derinleşeceği düşünülüyor. 

Ayrıca yapay zeka araçlarının halihazırda sahip olduğu çeşitli önyargıların bu sıçramayla artma ihtimali de var. 

Bu sorunun özellikle yapay zekanın yaygın kullanıldığı sağlık ve finans gibi alanlarda büyük etkiler yaratma riski sözkonusu. 

Örneğin önyargı kaynaklı yanlış tanı konması, düşük kredi puanı verilmesi veya işe alınmama gibi zararlar gündeme gelirken, özellikle marjinalize edilmiş grupların daha fazla ayrımcılığa maruz kalma ihtimali öne çıkıyor.

Bu nedenle uzmanlar yapay zeka ve kuantum işbirliği henüz kurulmadan etik kaygıların göz önüne alınması ve yeni teknolojilerin bu doğrultuda geliştirilmesi gerektiğini vurguluyor. 

Kuantum devriminin fırsatları ve riskleri

Sık sık Sanayi Devrimi'ne benzer bir değişim yaratacağı söylenen kuantum bilgisayarların daha büyük ölçekteki etkilerinden söz ettik. Ancak neden böyle bir benzetme yapıldığını görmek için günlük hayattaki yankılarına da değinmekte fayda var.

Hız ve güç bakımından mevcut teknolojinin yanına bile yaklaşamayacağı kuantum bilgisayarların, örneğin karmaşık işlemlerdeki becerisi nedeniyle ilaç keşfinde yeni bir çağ açması bekleniyor. 

Yeni ilaçların üretimi, moleküler düzeydeki etkileşimlerle ilgili tahmin ve hesaplamalara dayandığı için halihazırda yeni bir ilacın piyasaya sürülmesi 10 yıl alıyor. Kuantum bilgisayarlar bu süreyi kayda değer derecede kısaltacak.

Ayrıca muazzam miktardaki veriyi çabucak işleyebilmeleri sayesinde çok daha isabetli hava durumu tahminleri yapabilecekler. Bu hem iklim kriziyle mücadelede daha doğru adımlar atılmasını hem de çiftçilerin ekinlerini ne zaman ekip toplayacağını daha iyi öngörmesini sağlayabilir. 

Çevreye sağlayacağı bir diğer faydaysa yeni malzemelerle batarya üretimini hızlandırmak. Bu çalışmalar ilaç üretimi gibi çok geniş bir veri kümesini incelemeyi gerektirdiğinden icatlar umulduğu kadar hızlı yapılamıyor. 

Kuantum bilgisayarların malzeme biliminde büyük bir etki yaratarak telefondan arabaya çeşitli araçları güçlendirmesi bekleniyor.

Diğer yandan kuantum devrimi bütün bu faydaların yanı sıra çeşitli tehditleri de beraberinde getirecek. Endişelerin temeli, kuantum bilgisayarların "kontrolsüz bir şekilde güç kazanması" ve suiistimal edilmesine dayanıyor. 

Örneğin internette yaratacağı muazzam güvenlik açığı, sağlık ve finans verilerine kolayca ulaşılmasının önünü açacak. Ayrıca tehlike, sadece geleceğin verileriyle de sınırlı değil.

Kötü niyetli kişiler bugün şifreli bir veriye saldırarak kuantum bilgisayarlar kırılmasını mümkün kılana kadar bunu elinde tutabilir. 

Kuantum bilgisayarların yaratacağı dönüşümün boyutu göz önüne alınınca, uzmanlar bugün akla gelmeyen risklerin de ortaya çıkacağını düşünüyor. 

ABD'deki  kuantum güvenlik şirketi QuSecure'un kurucusu Skip Sanzeri, "tüm internetin ve ona bağlı cihazların" etkileneceğini söylüyor. Dünya Ekonomik Forumu'na göre gelecek 20 yıl içinde 20 milyar cihazın kuantum güvenlik standartlarını karşılayacak şekilde güncellenmesi ya da değiştirilmesi gerekecek.
 

Ayrıca bu araçların çok maliyetli olması nedeniyle, ekonomik sınıflar arasındaki dijital uçurum daha da genişleyebilir. 

Bunların yanı sıra halihazırda insan gücüne ihtiyaç duyan çok sayıda görevi kuantum bilgisayarların yapmasıyla pek çok kişinin işsiz kalacağı öngörülüyor. Diğer yandan sektördeki yoğun çalışmalar kuantum alanında yeni iş imkanları tanıyacak; 2030'a kadar dünya çapında 10 milyon kadar iş imkanı ortaya çıkması bekleniyor.

Kuantum devriminin, yapay zekanın gelişiminde yaratacağı etkiyle insanları geride bırakacak teknolojilerin ortaya çıkmasını hızlandırması da endişeler arasında yer alıyor. 

Uzmanlar, kuantum bilgisayar geliştiren şirketlerin toplumun değil, kendi yararlarını gözeterek hareket edebileceğine karşı uyarıyor. 

Bu nedenle belirli bir etik çerçevede hareket edilmesi çağrısı yapılıyor. Uluslararası Standartlar Teşkilatı (ISO) bu doğrultuda kuantum sistemlerinin güvenli bir şekilde geliştirilmesini sağlamayı amaçlayan standartlar üzerine çalışan bir ekip kurdu. 

Ayrıca sektördeki bazı kuruluşlar da teknolojinin sorumlu bir şekilde geliştirilmesini sağlamak adına rehberler hazırlıyor. 

Türkiye kuantum yarışında ne durumda?

Dünya genelinde sözkonusu risklere yönelik tartışmalar sürerken ülkeler hız kesmeden kuantum yarışını sürdürüyor. 

Kuantum yazılımı ve danışmanlığı gibi alanlardaki ilerlemelerle birlikte, kuantum bilgisayar için küresel pazarın 2027'ye gelindiğinde 2,5 milyar dolara ulaşacağı öngörülüyor.

ABD'den Çin'e, Avrupa Birliği'nden Avustralya'ya hükümetler bir yandan kuantum çalışmalarına gittikçe artan bir destek sağlarken, bir yandan da bu teknolojiye dirençli şifreleme yöntemleri geliştirmeye çalışıyor. 

Türkiye de kuantum teknolojilerini ülke içinde geliştirebilmek adına Türkiye Kuantum Teknolojileri Geliştirme Merkezi'ni kurmaya hazırlanıyor.

Cumhurbaşkanlığı Savunma Sanayii Başkanlığı'nın ağustosta duyurduğu üzere bu merkezde, kuantum teknolojilerinde gereken altyapıların kurulması, insan kaynağının yetiştirilmesi, Türkiye'deki kuantum teknolojileri ortamının geliştirilmesi, ulusal ve uluslararası işbirliklerinin artırılması gibi faaliyetler yürütülecek.

Savunma odaklı bu hamlenin yanı sıra eylülde Türk Standardları Enstitüsü (TSE) çatısı altında, Turkcell ve TÜBİTAK işbirliğiyle Kuantum Teknolojileri Ayna Komitesi kuruldu. Komitenin amacı, küresel standartlara uygun bir şekilde kuantum teknolojilerinin Türkiye'de gelişimini desteklemek. 

Haftaya bilim ve teknoloji dünyasından yeni keşifler, dosyalar, listelerle buluşmak üzere, merakla kalın!